Урок № 43-169 Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца Сила Лоренца - сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся электрически заряженную частицу. F_Л= q∙v∙B∙sinα

q - заряд частицы;

V - скорость заряда;

В – вектор индукции магнитного поля;

α - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки:

Если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции В, перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заря­да (против движения отрицательно­го), то отогнутый на 90° большой палец покажет направление дейст­вующей на заряд силы Лоренца Fл.

Выводы:

1. Так как сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости заряда, то она не совершает работы (т.е. не изменяет величину скорости заряда и его кинетическую энергию).

2. Если заряженная частица движется параллельно силовым линиям магнитного поля, то F_Л = 0 , и заряд в магнитном поле движется равномерно и прямолинейно.

3. Если заряженная частица движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, то сила Лоренца является центростремительной и создает

центростремительное ускорение. В этом случае частица движется по окружности

Согласно второму закону Ньютона: сила Лоренца равна

произведению массы частицы на центростремительное ускорение q∙v∙B = , тогда радиус окружности R= , а период обращения заряда в магнитном поле T =

Так как электрический ток представляет собой упорядоченное движение зарядов, то действие магнитного поля на проводник с током есть результат его действия на отдельные движущиеся заряды

Вопросы.

1. Чему равен модуль силы Лоренца?

2. Как движется заряженная частица в однородном магнитном поле, если началь­ная скорость частицы перпендикулярна ли­ниям магнитной индукции?

3. Как определить направление силы Ло­ренца?

4. Почему сила Лоренца меняет на­правление скорости, но не меняет ее модуль?

Экзаменационный вопрос. Сила Лоренца

50. Чему равна сила, действующая на заряд 10^-7 Кл, движущийся со скоростью 600 м/с в магнитном поле с индукцией 0,02 Тл, если скорость направлена перпендикулярно линиям магнитной индукции?

А. 3  10^-11 Н. Б. 12  10^-11 Н. В. 12  10^-7 Н. Г. 3  10^-7 Н. Д. Сила равна 0.

Задачи

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Рис 6

№ 1 В каком направлении повернется магнитная стрелка в контуре с током на рисунке.1?

№ 2. Обозначить полюсы источника тока, питающе­го соленоид, чтобы наблюдалось

Взаимодействие, указанное на рисунке 2.

№ 3. Электрон влетает в однородное магнитное поле, индукция которого 0,5 Тл, со скоростью 20000 км/с перпендикулярно линиям индукции. Определить силу, с которой магнитное поле действует на электрон.

№ 4. На рисунке 3 изображены четыре частицы, имеющие одинаковые заряды и вылетающие из точки А в магнитное поле с одинаковыми скоростями. Определить знак заряда частиц и объяснить причину несовпадения траекторий их движения.

№ 5. На рисунке 4 даны направления векторов В и v. Определить направление силы Лоренца,

действующей на отрицательный электрический заряд.

№ 6. Электрон влетает в однородное магнитное поле, индукция которого

0,05 Тл, перпендикулярно линиям индукции со скоростью 40000 км/с. Определить
радиус кривизны траектории электрона.

№ 7. По направлениям векторов В и v, изображенных на рисунке 5, определить направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд.

№ 8.Электрон и протон, двигаясь со скоростями, влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Сравнить радиусы кривизны траекторий протона и электрона, если масса протона 1,67∙10 ^-27 кг, а масса электрона 9,1∙ 10^-31 кг.

№ 9. Определить знак заряда частицы, влетевшей в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции, и указать направление силы Лоренца в точках А, В, С и О на рисунке 6.

Задачи трех уровней. Сила Лоренца

1. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,02 Тл. Скорость электрона равна 10⁷ м/с и электрон Чему равна сила, действующая на электрон?

2. Протон движется со скоростью 5∙10⁶ м/с в однородном магнитном поле с индукцией 0,2 Тл. Определить силу, действующую на протон, если угол между направлением скорости протона и линиями индукции равен 30º.

3. С какой скоростью влетел электрон в однородное магнитное поле с индукцией 10^-2 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции, если сила, действующая на него, равна 4,8∙10 ^-15 Н.

4. В однородное магнитное поле влетает электрон со скоростью 3,2∙10⁷ м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции. Определить вектор магнитной индукции, если радиус, по которому движется электрон в магнитном поле, 0,91 мм.

5. С какой скоростью влетел электрон в магнитное поле перпендикулярно линиям индукции с В=0,1 Тл, если радиус его движения равен 0,5 мм?

6. В однородное магнитное поле индукцией 0,8 Тл влетает электрон со скоростью 4∙10⁷ м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции. Определить радиус, по которому будет двигаться электрон в магнитном поле.

7. Ионы какого химического элемента разгоняются в электрическом поле с напряжением 800В и затем попадают в однородное магнитное поле с индукцией 0,25 Тл, где движутся в вакууме по окружности радиусом 8см?

8. Из электронной пушки, ускоряющее напряжение которой 600 В вылетает электрон и попадает в однородное магнитное поле с индукцией 1,2 Тл. Направление скорости составляет с направлением линий магнитной индукции угол 30º. Найти ускорение электрона в магнитном поле. Отношение заряда электрона к его массе g/m=1,76∙10¹¹ Кл/кг.

9. Электрон, обладающий кинетической энергией 1,6∙10^-18 Дж влетел в магнитное поле, перпендикулярно линиям индукции В=0,1Тл. Чему равно центростремительное ускорение, которое получает электрон в магнитном поле?

http://landing.megapost.info/phisic/

2