Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Предположим, что контур М перемещается в плоскости чертежа и в результате бесконечно малого переме. щения займет положение М', изображенное на рис. 178 штриховой линией. Направление тока в контуре (по часовой стрелке) и магнитного поля (перпендикулярно плоскости чертежа — за чертеж) указано иа рисунке. Контур М мысленно С г м', С / ! ! 0+!З 1 г л' Рис. !78 разобьем на два соединенных своими концами проводника; АВС и СОА. Работа дА, совершаемая силами Ампера при рассматриваемом перемещении контура в магнитном поле, равна алгебраической сумме работ по перемещению проводников АВС (бА,) и СОА (бА,), т. е. дА =дА, +бА .
(12!.2) Силы, приложенные к участку СОА контура, образуют с направлением перемещения острые углы, поэтому совершаемая ими работа г(Аз)0. Согласно (12!.1), эта работа равна произведению силы така / в контуре на пересеченный проводником СОА магнитный поток. Проводник СОА пересекает при своем движении поток бФо сквозь поверхность, выполненную в цвете, и поток бФм пронизывающий контур в ега конечном положении.
Следовательно, бАх=/ ('!Фа+ бФз). (! 21 3) Силы, действующие иа участок АВС контура, образуют с направлением перемещения тупые углы, поэтому совершаемая ими рабата бА, (О. Проводник АВС пересекает при своем движении поток г(Фо сквозь поверхность, выполненную в цвете, и поток дФ„пронизывающий контур в начальном пазожении. Следовательно, дА~= — /(бФо+бФ~) (12! 4) Подставляя [12!.3) н (121.4) в (!21.2), получим выражение для элементарной работы: г)А =1(дФз — дФ,), где дФх — дФ~ й ВФ' — изменение магнитного потока через плошадь, ограниченную контурам с током. Таким образом, бА =/ ЙФ'. (!2!.Б) Проинтегрировав выражение (121.6), определим работу, совершаемую силами Ампера, при конечном произвольном перемещении контура в магнитном пале: А=/ЛФ, (! 21.6) т.
е. работа по перемещению замкнутого 1ллн.!1'!л:~щи пи Контрольные ао[1рооы Как, пользуясь магнитной стрелкой, можно определить знаки полюсов источников постоянного тока) Чему равен и как направлен магнитный момент рамки с током? Что называют индукцией магнитного поля? Как определяют направление вектора магнитной индукции В? Нарисуйте н покажите, как ориентированы линии магнитной индукции паля прямого тока. Что такое линии магнитной индукции? Как определяется их направление? Чем они отличаются ат линий напряженности электростатического паля? Почему магнитное поле является вихревым? Записав закон Био †Павара †Лап, объясните егс физический смысл. Рассчитайте, приненяя закон Био †Савара †Лап, магнитное псе: !) прямого тока; 2) в центре кругового проводника с током.
Найдите выражение для силы взаимодействия двух бесконечных прямолинейных одинаковых токов противоположного направления. Начертите рисунок с указанием сил. Назовите единицы магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Лайте их определе- ния. Определите числовое значение магнитной постоянной. Почему движущийся заряд по своим магнитным свойствам энвивалеитен элементу тока? Чему равна и как направлена сила, действующая иа отрицательный электрический заряд, авижущнйся в магнитном пале? Чему равна работа силы Лоренца при движении протона в магнитном поле? Ответ обосновать. Когда заряженная частица движется в магнитном пале по спирали? Ог чего зависит шаг спирали? !Ответы подтвердите выводами формул.) Что такое ускорители заряженных частиц? Какие они бывают и чем характеризуются? Почему циклотраны не применяются для ускорения электронов? В чем заключается принцип автофазироаки? Где он используется? В чем эанлючастся эффект Халда? Выведите формулу для холловской разности потенциалов В чем заключается теорема о циркуляции вектора магнитной индукции В? Применив ее, рас- считайте магнитное поле прямого тока.
Какой вывод можно сделать, сравнивая циркуляцию векторов Е и В? Используя теорему о циркуляции вектора магнитной индукции В, рассчитайте магнитное поле таранда. Какая теорема доказывает вихревой характер магнитного паля? Как она формулируется? Что называют потокам вектора магнитной индукции? Запишите теорему Гаусса для магнитного поля, объяснив ее физический смысл. Какая физическая величина выражается в веберах? Дайте определение вебера.
Чему равна работа по перемещению проводника с током в магнитном поле? замкнутого контура с током? Выведите эти формулы; чем аии принципиально отличаются? н н н н Задачи !4.1. тонкое кольцо массой !б г и радиусам 12 см несет заряд, равномерна распределенный с линейной плотностью 10 нКл/м. Кольцо равномерно вращается с частотой 8 с ' относительно аси, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через ее центр. Определить отношение магнитного момента кругового тока, создаваемого кольцом, к гта моменту импульса [251 нКл/кг] контура с током в магнитном поле равна с контуром.
Формула (121.6) остается произведению силы тока в контуре иа иэ- справедливой для контура любой формы менение магнитного потока, сцепленного в произвольном магнитном поле. .электр» ~ ство и де»хром,п»сч» ~м (чу 14.2. 14.3. 14.4. 14.5. 14.6. [!5,9 А/м] 14.9. 14,10. Через сечение медной пластинки толщиной 0,1 мм пропускаетси тпк 5 А. Пластинка помеща 14.11. По прямому бесконечно длинному проводнику течет ток !5 А Определить, пользуясь творе 14.12. Определить, пользуясь теоремой о циркуляции вектора В, индукцию и напряженность мзг 14.13.
Поток магнитной индукции через площадь поперечного сечения соленоида (беэ сердечника) 14.14. Круглая рамка с током площадью 20 см' закреплена параллельно магнитному полю (В= 14.7. 14.8. По проводу, согнутому в виде квадрата сп стороной, равной 60 см, течет постоянный ток 3 А Опрсделиг! индукцию магии~ного поля в центре квадрата [1,41 мкТл] По двум бесконечно длинным прялгым параллельным проводникам, расстояние между кото- рыми равно 25 см, текут токи 20 и 30 А в противоположных направлениях.
Определить маг- нитную индукцию Н в точке, удаленной на с< =30 см от первого н ге=40 см от второго про- водник». [9,5 мкТл] Определить магнитную индукцию на оси тонкого проволочного кольца радиусом 10 см, по которому течет ток 10 А, в точке, расположенной на расстоянии !5 см от центра кольца. )10,7 мкТл] Два бесконечных прямолинейных параллельных проводника с одинаковыми токами, текущими в одном направлении, находятся друг от друга иа расстоянии (( Чтобы их раздвинуть до расстояния 30, на каждый сантиметр длины проводника затрачивается работа А =220 нДж. Определить силу тока в проводниках.[10 А] Определить напряженность ноля, создаваемого прямолинейно равномерно движущимся со скорою ью 500 км/с электроном в точие, находя!цейся от него на расстоянии 20 нм и лежащей на пер»ендиьуляре и скорости, проходящем через мгновенное положение электрона.
Протон, ускоренный разностью потенциалов 0,5 кВ, влетая в однородное магнитное поле с иидукцией О,! Тл, движется по окружности. Определить радиус этой окружности. [3,23 см] Определить, при какой скорости пучок заряженных частиц, проходи перпендикулярно об. ласть, в коыгрпй созданы однородные поперечные электрическое и магнитное поля с Е= =- !О кВ/и и Н =0,2 Тл, не отклоняется.
[50 км/с] ! (нклотрон ускоряет протоны до энергии !О МэВ. Определить радиус дуантав циклотрон» при индукции магнитного поля ! Тл. ( )47 см] ется в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл, перпендикулярное ребру пластинки и направлению тока. Считая концентрацию электронов проводимости равной концентрации атомов, определить возникающую в пластине поперечную (холловскую) разность потенцна. лов. Плотность меди 8,93 г/см'".[2,6 мкВ] мой и циркуляции вектора В, магнитную индукцию В в точке, расположенной на расстоянии !5 см от проводника.[20 мкТл] нитного поля на оси тороида без сердечника, по обмотке которого, содержащей 300 витков, протекает ток ! А.
Внешний диаметр тороида равен 60 см, внутренний — 40 см [0,24 мТл; 19! А/м] Ф= — 5 мкВб. Длина соленоида (=25 см. Определить магнитный момент р этого соленоида. [! А мх] =0,2 Тл), и на нее действует вращаю!ций момент 0,6 мП м. Рамку освободили, после поворота на 90' ее угловая скорость стала 20 с '. Определить: 1) силу тона, текущего в рамке; 2) нпмент инерции рамки относительно ее диаметра [1) 1,5 А, 2) 3 !О * кг м'] зх . Е) .т~ «о ь нинон~ ~изочнз 1ЧЗ Глава !5 Электромагнитная индукция Рис ~7Я 7 Т. И.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
