Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 10 см: Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 10 см и массой 2 г равна 10 А. Какова индукция магнитного поля, в которое нужно поместить проводник,

Содержание

Помощь студентам в учёбе от Людмилы Фирмаль

Здравствуйте!

Я, Людмила Анатольевна Фирмаль, бывший преподаватель математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института со стажем работы более 17 лет. На данный момент занимаюсь онлайн обучением и помощью по любыми предметам. У меня своя команда грамотных, сильных бывших преподавателей ВУЗов. Мы справимся с любой поставленной перед нами работой технического и гуманитарного плана. И не важно: она по объёму на две формулы или огромная сложно структурированная на 125 страниц! Нам по силам всё, поэтому не стесняйтесь, присылайте.

Срок выполнения разный: возможно онлайн (сразу пишите и сразу помогаю), а если у Вас что-то сложное – то от двух до пяти дней.

Для качественного оформления работы обязательно нужны методические указания и, желательно, лекции. Также я провожу онлайн-занятия и занятия в аудитории для студентов, чтобы дать им более качественные знания.


Моё видео:



Как вы работаете?

Вам нужно написать сообщение в Telegram . После этого я оценю Ваш заказ и укажу срок выполнения. Если условия Вас устроят, Вы оплатите, и преподаватель, который ответственен за заказ, начнёт выполнение и в согласованный срок или, возможно, раньше срока Вы получите файл заказа в личные сообщения.

Сколько может стоить заказ?

Стоимость заказа зависит от задания и требований Вашего учебного заведения. На цену влияют: сложность, количество заданий и срок выполнения. Поэтому для оценки стоимости заказа максимально качественно сфотографируйте или пришлите файл задания, при необходимости загружайте поясняющие фотографии лекций, файлы методичек, указывайте свой вариант.

Какой срок выполнения заказа?

Минимальный срок выполнения заказа составляет 2-4 дня, но помните, срочные задания оцениваются дороже.

Как оплатить заказ?

Сначала пришлите задание, я оценю, после вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Какие гарантии и вы исправляете ошибки?

В течение 1 года с момента получения Вами заказа действует гарантия. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.


Качественно сфотографируйте задание, или если у вас файлы, то прикрепите методички, лекции, примеры решения, и в сообщении напишите дополнительные пояснения, для того, чтобы я сразу поняла, что требуется и не уточняла у вас. Присланное качественное задание моментально изучается и оценивается.

Теперь напишите мне в Telegram или почту и прикрепите задания, методички и лекции с примерами решения, и укажите сроки выполнения. Я и моя команда изучим внимательно задание и сообщим цену.

Если цена Вас устроит, то я вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Мы приступим к выполнению, соблюдая указанные сроки и требования. 80% заказов сдаются раньше срока.

После выполнения отправлю Вам заказ в чат, если у Вас будут вопросы по заказу – подробно объясню. Гарантия 1 год. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.















Можете смело обращаться к нам, мы вас не подведем. Ошибки бывают у всех, мы готовы дорабатывать бесплатно и в сжатые сроки, а если у вас появятся вопросы, готовы на них ответить.

В заключение хочу сказать: если Вы выберете меня для помощи на учебно-образовательном пути, у вас останутся только приятные впечатления от работы и от полученного результата!

Жду ваших заказов!

С уважением

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности


Индукция магнитного поля — презентация онлайн

1. Индукция магнитного поля

2. Цель урока

• закрепить
знания
обучающихся
о
магнитном поле, ввести понятие «индукции
магнитного
поля»,
научить
решать
расчётные задачи на применение формулы
индукции магнитного поля.

3. Вопросы для повторения

• 1. Чем создаётся магнитное поле?
• 2.Как обнаруживается магнитное поле?
• 3.Как определить направление силы,
действующей на проводник с током в магнитном
поле?

4. Проблемный опыт

При одном и том же расстоянии до
гвоздей,
сила
притяжения
к
первому
магниту
оказалась
достаточной для преодоления силы
тяжести
гвоздей,
а
сила
притяжения ко второму – нет.

5. Вывод

Необходима физическая величина,
которая характеризовала бы магнитное
поле.

6. Вектор магнитной индукции

• Модуль вектора магнитной индукции В
равен отношению модуля силы F, с
которой магнитное поле действует на
расположенный перпендикулярно
магнитным линиям проводник с током, к
силе тока I в проводнике и его длине l.
• В= F/ I*l
• [B ] = 1Тл = 1 Н/(А∙м).
• Магнитная индукция в 1 Тесла действует с
силой 1 Н, на проводник длиной 1 м по
которому течет ток 1 А.

8. Линии магнитной индукции

• Линиями
магнитной
индукции
называются линии, касательные к
которым в каждой точке поля
совпадают с направлением вектора
магнитной индукции.

9. Однородное магнитное поле

• Магнитное поле называется однородным,
если во всех его точках магнитная
индукция одинакова. В противном случае
поле называется неоднородным.

10. Задачи

• Задача 1. В магнитное поле с индукцией В
поместили проводник с током. Через некоторое
время силу тока в проводнике уменьшили в 2
раза. Изменилась ли при этом индукция В
магнитного поля, в которое был помещен
проводник? Сопровождалось ли уменьшение
силы тока изменением какой-либо другой
физической величины? Если да, то что это за
величина и как она изменилась?
• Задача 2. Какая сила действует на
проводящую шину длиной 10 м, по которой
проходит ток 7000 А, в магнитном поле с
индукцией 1,8 Тл?
• Задача 3. Сила тока в горизонтально
расположенном проводнике длиной 20 см и
массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию
(модуль и направление) магнитного поля, в
которое нужно поместить проводник,
чтобы сила тяжести уравновесилась силой
Ампера.
• Домашнее задание:
• Задача Какова индукция магнитного поля,
в котором на проводник с длиной активной
части 10 см действует сила 75 мН? Сила
тока в проводнике 25 А. Проводник
расположен перпендикулярно вектору
индукции магнитного поля.

Найти напряженность магнитного поля в центре кругового витка радиусом 1 см по которому тече

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-13

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой — мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор


Магнитное поле в вакууме.

  1.  Найти магнитную индукцию в центре кольца, по которому идет ток 10А. Радиус кольца 5 см.          B= 0*I/2r=4*10-7*10/(2*0.05)=1256*10-7
  2.  Найти напряженность магнитного поля в центре кругового витка радиусом 1 см, по которому течет ток 1А.     H=B/0=(0/0.02)/ 0=50
  3.  Напряженность магнитного поля в центре кругового витка радиусом 10 см равна 40 А/м. Найти силу тока в витке.    B=0*H=0*40    I=2Br/0=40*2*0.1=8
  4.  Напряженность магнитного поля в центре кругового витка равна 20 А/м. Сила тока в витке равна 2 А. Найти радиус витка.    R=0I/2B=0I/2*H0=2/40=0.05
  5.  Найти напряженность магнитного поля в точке, отстоящей на 2 см от бесконечно длинного проводника, по которому течет ток 5А.   H=B/0=0*(I/2r)/ 0 =5/6.28*0.02=39.809
  6.  В точке, отстоящей на 5 см от бесконечно длинного прямолинейного проводника, индукция магнитного поля 2 ·10 –5 Тл. Найти силу тока в проводнике.  I=2rB/0=5000
  7.  Катушка длиной 40 см состоит из1000 витков. Найти напряженность магнитного поля внутри катушки, если ток, проходящий по катушке, равен 2 А.   H=B/0=0nI/l0=1000*2/0.4=5000
  8.  Напряженность магнитного поля внутри катушки длиной 20 см равна 80А/м. По катушке протекает ток 0,1 А. Из какого числа витков состоит катушка?     n=Bl/0I=80*0.2/0.1=160
  9.  Определите индукцию магнитного поля на оси соленоида, состоящего из 100 витков провода, если сила тока в нем 10 А, длина соленоида равна 15,7 см, µ0=4π·10-7 Гн/м.              B=0nI/l = 4π·10-7*100*10/15.7=0.8*10-4
  10.  Чему равен магнитный момент квадратного контура с током 5 А и стороной 0,1 м ?    Pm=IS=5*0.01=0.05
  11.  Найти индукцию магнитного поля, в котором на проводник длиной 5 см действует сила 50 мН. Сила тока в проводнике 25А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.    B=F/ILsin=50*10-3/0.05*25*1=0.04
  12.  Под каким углом расположены прямолинейный проводник в однородном  магнитном поле с индукцией 15 Тл, если на каждые 10 см длины проводника действует сила, равная 3 Н, когда проходит ток 4 А?    sin=F/IBL=3/4*15*0.1=0.5
  13.  С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл  на проводник длиной 10 см, если сила тока в проводнике 50 А? Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.  F=IBLsin=50*10*10-3*0.1=0.05
  14.  Определите индукцию однородного магнитного поля, в котором на прямой провод длиной 0,5 м, расположенный под углом 30° к линиям индукции, действует сила 9 Н при прохождении по проводнику тока 3 А.    B=F/ILsin=9/3*0.5*0.5=12
  15.  На проводник длиной 50 см, расположенной перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля, действует сила 0,12 Н. Определите магнитную индукцию, если сила тока в проводнике 3 А?     B=F/ILsin=0.12/0.5*3*1=0.08
  16.  На проводник длиной 0,5 м, помещенный в однородное магнитное поле индукцией 0,4 Тл, действует сила 2 Н. Найти силу тока в проводнике, если он расположен перпендикулярно линиям магнитного поля.    I=F/BL sin=2/0.4*0.5*1=10
  17.  Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10А. Найти индукцию магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы он висел, не падая.  ?
  18.  В проводнике длиной 8 см сила тока равна 50А. Он находится в  однородном  магнитном поле  индукцией 20 мТл. Проводник переместился на 10 см перпендикулярно линиям магнитного поля. Чему равна  работа по перемещению проводника?   A=IBLx=50*20*10-3*0.08*0.1=0.008
  19.  Проводник длиной 0,15 м помещен в однородное магнитное поле индукцией 0,4 Тл. При перемещении проводника по направлению силы Ампера на 0,025 м была совершена работа12 мДж. Найти силу тока в проводнике. I= A/BLx =12*10-3 / 0.4*0.15*0.025=8
  20.  В пространстве, где существуют однородные электрические  Е= 1 кВ/м и магнитные В=1 мТл поля, прямолинейно и равномерно движется электрон. Найти его скорость.    V=E/B=103/103
  21.  В однородное магнитное поле индукцией В перпендикулярно линиям индукции влетает заряженная частица с кинетической энергией К. Заряд частицы q, масса m. Найти радиус окружности, которую описывает частица    qVB=mV2/R     R=mV/qB
  22.  
  23.  В однородное магнитное поле индукцией В перпендикулярно линиям индукции влетает заряженная частица с кинетической энергией К. Заряд частицы q, масса m. Найти период обращения частицы по окружности.   T=2m/qB
  24.  Протон в магнитном поле индукцией В описал окружность радиусом R. Найти скорость протона. Заряд частицы q, масса m.   V=RqB/m
  25.  Протон и a-частица влетают в однородное магнитное поле индукцией В перпендикулярно линиям индукции. Чему равно отношение радиусов окружностей, которые описывают частицы, если у них скорости одинаковы. ma= 4mp, qa=qp.         R=V4mp/qpB              Rp=Vmp/qpB              Rp/ R=1/4

PAGE  24

  1.  

Магнитная сила на проводнике с током — University Physics Volume 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определить направление, в котором на проводник с током действует сила во внешнем магнитном поле
  • Расчет силы, действующей на проводник с током во внешнем магнитном поле

На движущиеся заряды действует сила магнитного поля. Если эти движущиеся заряды находятся в проводе, то есть если по проводу течет ток, на провод также должна действовать сила.Однако, прежде чем мы обсудим силу, действующую на ток со стороны магнитного поля, мы сначала исследуем магнитное поле, создаваемое электрическим током. Здесь мы изучаем два отдельных эффекта, которые тесно взаимодействуют друг с другом: проводник с током создает магнитное поле, и магнитное поле воздействует на проводник с током.

Магнитные поля, создаваемые электрическими токами

Обсуждая исторические открытия в области магнетизма, мы упомянули открытие Эрстеда о том, что провод, по которому течет электрический ток, вызывает отклонение расположенного поблизости компаса.Была установлена ​​связь, что электрические токи создают магнитные поля. (Эта связь между электричеством и магнетизмом обсуждается более подробно в «Источниках магнитных полей».)

Стрелка компаса рядом с проводом испытывает силу, которая выравнивает стрелку по касательной к окружности вокруг провода. Следовательно, провод с током создает круговые петли магнитного поля. Чтобы определить направление магнитного поля, создаваемого проводом, мы используем второе правило правой руки. В RHR-2 большой палец указывает в направлении тока, а пальцы обхватывают провод, указывая в направлении создаваемого магнитного поля ((Рисунок)).Если магнитное поле исходило от вас или исходило от страницы, мы обозначаем это точкой. Если бы магнитное поле попадало на страницу, мы представляем это с помощью . Эти символы возникли при рассмотрении векторной стрелки: Стрелка, направленная к вам, с вашей точки зрения выглядела бы как точка или кончик стрелки. Стрелка, направленная от вас, с вашей точки зрения выглядела бы как крест находятся дальше друг от друга.

(а) Когда провод находится в плоскости бумаги, поле перпендикулярно бумаге. Обратите внимание на символы, используемые для поля, указывающего внутрь (например, хвост стрелы), и поля, указывающего наружу (например, кончик стрелки). (b) Длинный и прямой провод создает поле с силовыми линиями магнитного поля, образующими круглые петли.

Расчет магнитной силы

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряда. Следовательно, проводник с током в магнитном поле должен испытывать силу, обусловленную полем.Чтобы исследовать эту силу, давайте рассмотрим бесконечно малый отрезок провода, как показано на (рис.). Длина и площадь поперечного сечения сечения составляют дл и А соответственно, поэтому его объем составляет Проволока изготовлена ​​из материала, содержащего n носителей заряда в единице объема, поэтому количество носителей заряда в Если носители заряда движутся с дрейфовой скоростью, то ток в проводе I (из Current and Resistance)

Магнитная сила, действующая на любой отдельный носитель заряда, равна общей магнитной силе, действующей на носители заряда в сечении провода, равной

Мы можем определить dl как вектор длины dl , вдоль которого мы можем переписать это уравнение как

или

Это сила магнитного поля, действующая на сечение провода. Обратите внимание, что на самом деле это чистая сила, действующая со стороны поля на сами носители заряда. Направление этой силы задается RHR-1, где вы указываете пальцами в направлении тока и скручиваете их в сторону поля. Затем ваш большой палец указывает направление силы.

Бесконечно малый отрезок провода с током в магнитном поле.

Чтобы определить магнитную силу на проводе произвольной длины и формы, надо проинтегрировать (рисунок) по всему проводу.Если сечение провода прямое, а B однородное, дифференциалы уравнения становятся абсолютными величинами, что дает нам

Это сила, действующая на прямой провод с током в однородном магнитном поле.

Уравновешивание гравитационных и магнитных сил на проводе с током Провод длиной 50 см и массой 10 г подвешен в горизонтальной плоскости на паре гибких проводов (рисунок). Затем провод подвергается воздействию постоянного магнитного поля с магнитудой 0.50 T, который направлен, как показано на рисунке. Каковы величина и направление тока в проводе, необходимые для снятия напряжения в опорных выводах?

(а) Провод, подвешенный в магнитном поле. (b) Диаграмма свободного тела для проволоки.

Стратегия На диаграмме свободного тела на рисунке видно, что напряжения в опорных проводах стремятся к нулю, когда гравитационные и магнитные силы уравновешивают друг друга. Используя RHR-1, мы обнаруживаем, что магнитная сила направлена ​​вверх. Затем мы можем определить ток I , приравняв две силы.

Решение Приравняйте две силы веса и магнитной силы, действующие на провод:

Таким образом,

Значение Это сильное магнитное поле создает значительную силу на длине провода, чтобы противодействовать весу провода.

Расчет силы магнитного поля на проводе с током Длинный жесткий провод, лежащий вдоль оси y , несет ток силой 5,0 А, текущий в положительном направлении y . а) Если постоянное магнитное поле величиной 0,30 Тл направлено вдоль положительной оси х , какова магнитная сила на единицу длины провода? (b) Если постоянное магнитное поле равно 0.30 T направлен под углом 30 градусов от оси + x к оси + y , какова магнитная сила на единицу длины провода?

Стратегия Магнитная сила, действующая на провод с током в магнитном поле, определяется выражением Для части а, поскольку в этой задаче ток и магнитное поле перпендикулярны, мы можем упростить формулу, чтобы получить величину и найти направление через РХР-1. Угол θ равен 90 градусов, а это значит, что длину можно разделить влево, чтобы найти силу на единицу длины.Для части b текущая длина записывается в виде единичного вектора, а также магнитное поле. После взятия перекрестного произведения направленность очевидна по результирующему единичному вектору.

Решение

  1. Начнем с общей формулы магнитной силы, действующей на провод. Мы ищем силу на единицу длины, поэтому мы делим на длину, чтобы вывести ее в левую часть. Так же ставим Решение поэтому


    Направленность: Укажите пальцами в положительном направлении y и согните пальцы в положительном направлении x .Ваш большой палец укажет направление. Следовательно, с направленностью решение

  2. Текущая длина и магнитное поле записываются в виде единичного вектора. Затем мы возьмем векторное произведение, чтобы найти силу:

Значение Это сильное магнитное поле создает значительную силу на проводе небольшой длины. По мере того, как угол магнитного поля становится ближе к току в проводе, на него действует меньшая сила, как видно из сравнения частей а и б.

Проверьте свое понимание Прямая гибкая медная проволока погружена в магнитное поле, направленное на страницу. а) Если ток по проводу течет в направлении + x -, в какую сторону будет изгибаться провод? б) В какую сторону изгибается провод, если ток течет в направлении – x ?

а. наклоняется вверх; б. наклоняется вниз

Сила на круглом проводе Круговая петля с током радиуса R , по которой течет ток I , помещена в плоскость xy .Постоянное однородное магнитное поле прорезает петлю параллельно оси y ((рисунок)). Найдите магнитную силу, действующую на верхнюю половину петли, нижнюю половину петли и полную силу, действующую на петлю.

Петля из проволоки, по которой течет ток в магнитном поле.

Стратегия Магнитная сила, действующая на верхнюю петлю, должна быть выражена в терминах дифференциальной силы, действующей на каждый сегмент петли. Если мы проинтегрируем по каждой дифференциальной части, мы найдем общую силу на этом участке петли.Аналогично находится сила на нижней петле, а полная сила есть сложение этих двух сил.

Решение Дифференциальная сила, действующая на произвольный отрезок проволоки, расположенный на верхнем кольце:

где угол между направлением магнитного поля (+ y ) и отрезком провода. Дифференциальный сегмент расположен на том же радиусе, поэтому, используя формулу длины дуги, мы имеем:

Чтобы найти силу, действующую на сегмент, интегрируем по верхней половине круга от 0 до В результате получается:

Нижняя половина цикла интегрируется от нуля, что дает нам:

Чистая сила равна сумме этих сил, которая равна нулю.

Значение Суммарная сила, действующая на любой замкнутый контур в однородном магнитном поле, равна нулю. Несмотря на то, что на каждую часть петли действует сила, результирующая сила, действующая на систему, равна нулю. (Обратите внимание, что в петле есть чистый крутящий момент, который мы рассмотрим в следующем разделе.)

[PDF] Краткий ответ на дополнительные вопросы по электромагнетизму

1 Дополнительные вопросы по электромагнетизму Краткий ответ 1. Электростатическая сила между двумя маленькими заряженными объектами равна Н….

Электромагнетизм Дополнительные вопросы для изучения Краткий ответ 1. Электростатическая сила между двумя небольшими заряженными объектами составляет 5,0 × 10–5 Н. Какое влияние окажет каждое из следующих изменений на величину этой силы, рассматриваемое отдельно? а) Расстояние между зарядами увеличилось вдвое. б) Заряд одного тела увеличился втрое, а заряд другого уменьшился вдвое. (c) Оба вышеуказанных изменения происходят одновременно. 2. Какова сила отталкивания между двумя маленькими шариками 1.0 м друг от друга, если каждый имеет заряд 1,0 × 10–12 Кл? 3. Два заряженных шара, отстоящих друг от друга на 10 см, притягиваются друг к другу с силой 3,0·10–6 Н. Какая сила возникает в результате каждого из следующих изменений, рассматриваемых в отдельности? а) Оба заряда удваиваются, а расстояние остается прежним. б) Незаряженный такой же шар прикасается к одному из шаров, а затем уносится далеко. (c) Расстояние увеличивается до 30 см. 4. Сила электростатического отталкивания между двумя небольшими положительно заряженными объектами А и В равна 3.6 × 10–5 Н при АВ = 0,12 м. Какова сила отталкивания, если AB увеличить до следующего? а) 0,24 м (б) 0,30 м (в) 0,36 м 5. Рассчитайте силу между зарядами 5,0 × 10–8 Кл и 1,0 × 10–7 Кл, если они находятся на расстоянии 5,0 см друг от друга. 6. С какой силой заряд 1,5·10–6 Кл действует на заряд 3,2·10–4 Кл, расположенный на расстоянии 1,5 м? 7. Две заряженные сферы; На расстоянии 4,0 см друг от друга притягиваются с силой 1,2·10–9 Н. Определить величину заряда на каждом, если один имеет вдвое больший заряд (противоположного знака), чем другой.8. На два одинаковых заряда величиной 1,1 × 10–7 Кл действует электростатическая сила 4,2 × 10–4 Н. На каком расстоянии друг от друга расположены центры двух зарядов? 9. Какова напряженность электрического поля на расстоянии 0,50 м от небольшого шара с положительным зарядом 1,6·10–8 Кл? 10. На отрицательный заряд 2,4·10–6 Кл действует электрическая сила величиной 3,2 Н, действующая влево. Какова величина и направление электрического поля в этой точке? 11. В некоторой точке электрического поля величина напряженности электрического поля равна 12 Н/Кл. Вычислите величину электрической силы, действующей на точечный заряд 2,5·10–7 Кл, находящийся в этой точке поля. 12. Какова величина и направление напряженности электрического поля в точке, расположенной на 3,0 м правее положительного точечного заряда 5,4·10–4 Кл? 13. Напряженность электрического поля посередине между парой противоположно заряженных параллельных пластин составляет 3,0 × 103 Н/Кл. Какова напряженность электрического поля на полпути между этой точкой и положительно заряженной пластиной? 14. Рассчитайте электрический потенциал на расстоянии 0.40 м от сферического точечного заряда +6,4·10–6 Кл. (Примите V = 0, на бесконечности.) 15. Какую работу необходимо совершить, чтобы увеличить потенциал заряда 3,0·10–7 Кл на 120 В? 16. В однородном электрическом поле разность потенциалов между двумя точками, находящимися на расстоянии 10 см друг от друга, равна 80 В. Рассчитайте величину напряженности электрического поля.

17. Напряженность электрического поля в области между двумя параллельными пластинами составляет 400 Н/Кл. Если пластины подключены к батарее с разностью потенциалов 90 В, каково расстояние между пластинами? 18.Потенциал на расстоянии 25 см от точечного заряда равен –6,4 · 104 В. Каковы знак и величина точечного заряда? 19. Для перемещения 1,2 × 10–6 Кл заряда из точки X в точку Y в электрическом поле требуется работа 4,2 × 10–3 Дж. Чему равна разность потенциалов между X и Y? 20. Рассчитайте величину электрического поля в аппарате с параллельными пластинами, пластины которого расположены на расстоянии 5,0 мм друг от друга и имеют разность потенциалов между ними 300 В. 21. Какая разность потенциалов должна поддерживаться на пластинах аппарата с параллельными пластинами, если они равны 1.2 см друг от друга, чтобы создать электрическое поле напряженностью 1,5 × 104 Н/Кл? 22. Рассчитайте заряд на маленьком шаре с избытком 5,0 × 1014 электронов. 23. В эксперименте типа Милликена две горизонтальные пластины находятся на расстоянии 2,5 см друг от друга. Латексный шар массой 1,5 × 10–15 кг остается неподвижным при разности потенциалов между пластинами 460 В, причем верхняя пластина положительна. а) Шар заряжен отрицательно или положительно? б) Какова величина напряженности электрического поля между пластинами? в) Рассчитайте величину заряда латексной сферы.г) Сколько избыточных или недостаточных электронов имеет сфера? 24. Сколько электронов необходимо удалить из нейтрального изолированного проводящего шара, чтобы он приобрел положительный заряд 8,0 × 10–8 Кл? 25. Какова будет сила электрического отталкивания между двумя маленькими шариками, расположенными на расстоянии 1,0 м друг от друга, если в каждом из них будет дефицит 108 электронов? 26. Разность потенциалов между двумя параллельными пластинами равна 1,5·102 В. Если для перемещения небольшого заряда с одной пластины на другую требуется работа 0,24 Дж, то какова величина заряда? 27.Альфа-частица имеет положительный заряд 2e и массу 6,6 × 10–27 кг. С какой скоростью альфа-частица достигла бы отрицательной пластины аппарата с параллельными пластинами с разностью потенциалов 2,0·103 В, если бы она стартовала в состоянии покоя (а) рядом с положительной пластиной (б) в средней точке между пластинами 28 Пробковый шарик массой 1,0 × 10–5 кг с положительным зарядом 4,0 × 10–7 Кл медленно протаскивают за нить на расстояние 50 см через разность потенциалов 8,0 × 102 В. Затем его отпускают из состояния покоя. и «падает» в исходное положение.Вычислите следующее: (а) работу, совершаемую струной при перемещении пробкового шарика, (б) среднюю силу, необходимую для выполнения этой работы, (в) кинетическую энергию, с которой пробковый шарик достигает исходного положения, (г) его скорость только при достижении исходного положения 29. Какая разность потенциалов требуется, чтобы разогнать дейтрон массой 3,3 × 10–27 кг и зарядом 1,6 × 10–19 Кл из состояния покоя до скорости 5,0 × 106 м/с? 30. Сила электрического притяжения между двумя маленькими противоположно заряженными шариками равна 1.6 × 10–2 Н. Во что превратится эта сила, если каждую сферу коснуться ее идентичной нейтральной ответной частью, а затем переместить в два раза дальше друг от друга, чем раньше? Товарищи уводят далеко. 31. Каково расстояние между двумя протонами (e = +1,6 × 10–19 Кл), когда они действуют друг на друга с силой 4,0 × 10–11 Н?

32. Предположим, что один изолированный электрон зафиксирован на уровне земли. Насколько высоко над ним по вертикали должен находиться другой электрон, чтобы его масса поддерживалась силой электростатического отталкивания между ними? (масса электрона = 9.1 × 10–31 кг) 33. На небольшой пробный заряд +1,0 мкКл действует электрическая сила 6,0 × 10–6 Н вправо. а) Какова напряженность электрического поля в этой точке? б) Какая сила будет действовать на заряд –7,2 × 10–4, расположенный в той же точке на месте пробного заряда? 34. Какова величина и направление электрического поля в 1,5 м справа от положительного точечного заряда величиной 8,0 × 10–3 Кл? 35. Какова величина и направление электрического поля в точке Z на приведенной ниже диаграмме?

36.Напряженность электрического поля в точке между двумя большими параллельными пластинами составляет 4,8·102 Н/Кл. Во что превращается электрическое поле в результате каждого из следующих изменений, рассматриваемых в отдельности (обкладки изолированы), а) при уменьшении расстояния между обкладками вдвое б) при утроении количества заряда на каждой обкладке в) когда пластины соединены между собой токопроводящей проволокой 37. Рассчитайте электрический потенциал на расстоянии 0,50 м от точечного заряда 4,5·10–4 Кл. 38. Сколько энергии приобретает электрон, заряд которого равен 1.6·10–19 Кл, при движении через разность потенциалов 2,5·104 В? 39. Какую работу нужно совершить, чтобы сдвинуть два протона с бесконечного расстояния друг от друга на расстояние 1,0 × 10–15 м друг от друга? (Это показывает, зачем нужны ускорители частиц!) 40. Какова напряженность электрического поля между двумя большими параллельными пластинами, отстоящими друг от друга на 2,0 см, если между ними поддерживается разность потенциалов 450 В? 41. Какая разность потенциалов, приложенная между двумя параллельными пластинами, создаст напряженность электрического поля, равную 2.5 × 103 Н/Ц, если расстояние между пластинами 8,0 см? 42. На каком расстоянии друг от друга находятся две параллельные пластины, если разность потенциалов 600 В создает между ними напряженность электрического поля 1,2·104 Н/Кл? 43. Чтобы нейтрализовать электроскоп с зарядом +8,0·10–12 Кл, сколько электронов нужно добавить к нему? 44. Электрон выходит из состояния покоя рядом с отрицательной пластиной в аппарате с параллельными пластинами. Между пластинами поддерживается разность потенциалов 500 В, и они находятся в вакууме. С какой скоростью электрон сталкивается с положительной пластиной? 45.Какая разность потенциалов разогнала бы ядро ​​гелия из состояния покоя до кинетической энергии 1,9 × 10–15 Дж? (q = +2e, для ядра гелия)

46. По прямому проводнику течет ток силой 15 А через магнитное поле на расстояние 10 см при напряженности магнитного поля 0,60 Тл. Рассчитайте величину силы, действующей на проводника, когда угол между ним и магнитным полем составляет (а) 90° (б) 45° (в) 0° 47. Провод в якоре электродвигателя имеет длину 25 см и остается в нем и перпендикулярен , однородное магнитное поле 0.20 Т. Какая сила действует на провод, когда по нему протекает ток 15 А? 48. На проводник какой длины, идущий под прямым углом к ​​магнитному полю с напряженностью 0,033 Тл и по которому течет ток 20 А, действует сила 0,10 Н? 49. Провод, соединяющий задний фонарь с аккумулятором мотоцикла, имеет длину 1,0 м и расположен перпендикулярно магнитному полю Земли. Если на него действует сила 6,0 × 10–5 Н при токе силой 1,5 А, какова величина магнитного поля Земли в этом месте? 50. Два столба линии электропередачи расположены на расстоянии 50 м друг от друга, один непосредственно к северу от другого, и по горизонтальному проводу, проходящему между ними, проходит постоянный ток силой 200 А.Если магнитное поле Земли поблизости имеет величину 5,0 × 10–5 Тл, а магнитное наклонение равно 45°, какова магнитная сила, действующая на провод? 51. Определите величину и направление магнитной силы, действующей на протон, движущийся горизонтально на север со скоростью 8,6 × 104 м/с, когда он входит в магнитное поле 1,2 Тл, направленный вертикально вверх. 52. Какова величина и направление магнитного поля, если электрон, движущийся через него со скоростью 2,0 × 106 м/с, испытывает максимальную магнитную силу, равную 5.1 × 10–14 Н [влево] при движении вертикально прямо вверх? 53. Рассчитайте радиус пути альфа-частицы (ион He++ с зарядом 3,2·10–19 Кл и массой 6,7·10–27 кг), инжектированной со скоростью 1,5·107 м/с в однородное магнитное поле. 2,4 Тл, под прямым углом к ​​полю. 54. Самолет, летящий сквозь магнитное поле Земли со скоростью 200 м/с, приобретает заряд 100 Кл. Какова максимальная магнитная сила, действующая на него в районе, где величина магнитного поля Земли составляет 5,0 × 10–5 Тл? 55.Чему равна напряженность магнитного поля на расстоянии 15 см от длинного прямого проводника с током 100 А? 56. Какова напряженность магнитного поля на расстоянии 20 см от длинного прямого проводника, по которому течет ток 60 А? 57. Какой ток течет по прямому проводу, если напряженность магнитного поля на расстоянии 10 см от провода равна 2,4·10–5 Тл? 58. На каком расстоянии от прямого проводника, по которому течет ток 200 А, напряженность магнитного поля равна 8,0·10–4 Тл? 59. Какова напряженность магнитного поля в точке посередине между двумя длинными параллельными проводами, 1.0 м друг от друга, пропуская токи 10 А и 20 А соответственно, если токи (а) в противоположных направлениях и (б) в одном и том же направлении? 60. Длинный прочный медный стержень имеет круглое сечение диаметром 10 см. По нему протекает ток силой 1000 А, равномерно распределенный по его площади. Рассчитайте напряженность магнитного поля в этих четырех положениях ниже. (a) в центре стержня (b) 2,5 см от центра (c) 5,0 см от центра (d) 7,5 см от центра

область, ограниченная выбранным путем.61. Какова напряженность магнитного поля в сердечнике соленоида длиной 5,0 см, с 300 витками и силой тока 10 А? 62. Медный провод 14-го калибра может безопасно проводить ток силой 12 А. Сколько витков нужно намотать на катушку длиной 15 см, чтобы создать магнитное поле напряженностью 5,0·10–2 Тл? 63. Какова напряженность магнитного поля в сердечнике катушки длиной 10 см с 420 витками и током 6,0 А? 64. Катушка длиной 8,0 см состоит из 400 витков провода и создает магнитное поле силой 1.4 × 10–2 Тл в его ядре. Какой ток протекает через катушку? 65. Какова сила между двумя параллельными проводниками длиной 2,0 м, по которым текут токи 4,0 и 10,0 А, находящимися в вакууме на расстоянии 25 см друг от друга? 66. Рассчитайте силу на единицу длины между двумя параллельными проводниками, по каждому из которых течет ток силой 8,0 А, если они находятся на расстоянии 1,0 см друг от друга. 67. Какова максимальная равная сила тока в каждом из двух параллельных проводников длиной 5,0 м и расстоянием между ними 12 см, если сила между ними не должна превышать 2,0·10–2 Н? 68.На каком расстоянии от провода с током 5,0 А находится второй, параллельный провод с током 10 А, если сила на единицу длины между ними равна 3,6·10–4 Н/м? 69. Рассчитайте силу на метр, раздвигающую два провода в удлинительном шнуре, когда течет постоянный ток силой 1,0 А, чтобы зажечь учебную лампу мощностью 100 Вт. Расстояние между проводами составляет 2,0 мм, а изоляция ведет себя как вакуум. 70. Провод длиной 15 см, по которому течет ток 20 А, расположен под прямым углом к ​​однородному магнитному полю. Если на него действует магнитная сила, равная 0.40 Н, какова напряженность магнитного поля? 71. Какова магнитная сила, действующая на провод длиной 0,25 м, по которому течет ток силой 4,0 А, помещенный в однородное магнитное поле напряженностью 0,50 Тл под углом 45° к проводу? 72. Какова величина и направление силы, действующей на электрон, движущийся горизонтально на запад со скоростью 3,2 × 106 м/с через однородное магнитное поле напряженностью 1,2 Тл, направленное горизонтально на юг? 73. Электрон, брошенный под прямым углом в однородное магнитное поле напряженностью 2,0 × 10–3 Тл, испытывает отклоняющую силу 2.6 × 10–16 Н. С какой скоростью он движется? 74. Какова величина и направление магнитного поля в 20 см к востоку от прямого вертикального провода, по которому вниз по воздуху течет ток силой 12 А? 75. Какой ток в прямом проводе создает магнитное поле не более 1,0 × 10–4 Тл на расстоянии 10 см в воздухе? 76. Какова напряженность магнитного поля в воздушном сердечнике соленоида длиной 10 см, состоящего из 1200 витков провода, по которому течет ток 1,0 А? 77. Какова магнитная сила между двумя параллельными проводами длиной 50 м и расстоянием между ними 10 см, по которым течет ток силой 100 А в одном направлении? 78.Каково отношение заряда к массе частицы, разогнанной до скорости 6,0·106 м/с и движущейся по окружности радиусом 1,8 см перпендикулярно однородному магнитному полю напряженностью 3,2·10–2 Тл? 79. Протон массой 1,67 × 10–27 кг движется по окружности в плоскости, перпендикулярной однородному магнитному полю напряженностью 1,8 Тл. Если его радиус кривизны равен 3,0 см, какова его скорость?

80. Однократно ионизированная частица (q = +e) движется со скоростью 1,9 × 104 м/с под прямым углом к ​​однородному магнитному полю силой 1.0 × 10–3 Тл. Если радиус кривизны его пути равен 0,40 м, какова его масса? 81. Однократно ионизированный ион

массой 3,9·10–25 кг ускоряется при разности потенциалов 1,0·105 В.

а) Какова его максимальная скорость? (b) Каков радиус пути, по которому он попадет под углом 90° в однородное магнитное поле с напряженностью 0,10 Тл с этой скоростью? 82. Рассчитайте указанную величину для каждой из следующих электромагнитных волн. (а) частота микроволн с длиной волны 1,8 см (б) длина волны 3.2 × 1010 Гц сигнал радара (c) расстояние между соседними максимумами напряженности магнитного поля в электромагнитной волне, исходящей от линии передачи 60 Гц (d) частота красного видимого света с длиной волны 650 нм 83. Электрон с массой массой 9,1·10–31 кг и зарядом 1,6·10–19 Кл, разгоняется до скорости 4,0·106 м/с, затем входит в однородное магнитное поле 5,0·10–3 Тл под углом 90° к поле. а) Каков радиус окружности, по которой он следует? б) Через какую разность потенциалов был ускорен электрон? 84.Однородное магнитное поле величиной 0,25 Тл состоит из силовых линий, направленных на страницу, как показано на рисунке крестиками (представляющими хвосты прямых стрелок, удаляющихся от наблюдателя). Протон с положительным зарядом 1,6 × 10–19 Кл входит в это магнитное поле в точке А, двигаясь с горизонтальной скоростью 4,0 × 106 м/с [справа], как показано ниже. Какова величина и направление мгновенной силы, действующей на него в точке А?

85. Микроволны с длиной волны 1.5 см используются для передачи телевизионных сигналов от побережья к побережью с использованием сети ретрансляционных вышек. а) Какова частота этих микроволн? б) Сколько времени потребуется телевизионному сигналу, чтобы пересечь континент от Сент-Джонса, Ньюфаундленд, до Виктории, Британская Колумбия, — расстояние 8000 км? 86. Каков диапазон частот видимого света с длиной волны от 400 до 750 нм? 87. Космические лучи исходят из космоса и имеют частоту около 1×1026 Гц. Какова их приблизительная длина волны? 88.Сколько длин волн излучения, испускаемого линией передачи с частотой 60 Гц, потребуется, чтобы охватить Североамериканский континент на расстоянии около 8,0 × 103 км?

Задача 89. Два одинаковых маленьких шарика массой 2,0 г прикреплены к концам легкой гибкой изолирующей лески длиной 0,60 м. Леска подвешена на крюке в потолке точно по центру. Каждому шару дан одинаковый электрический заряд. Как показано на рисунке, они находятся в статическом равновесии с углом 30° между половинками струны.Вычислите величину заряда на каждом шаре.

90. Заряженные сферы A и B зафиксированы в положении, как показано, и имеют заряды +4,0 × 10–6 Кл и –2,5 × 10–7 Кл соответственно. Вычислите результирующую силу, действующую на шар C, заряд которого равен +6,4 × 10–6 Кл.

91. Три отрицательно заряженных шара, каждый с зарядом 4,0 × 10–6 Кл, закреплены в вершинах равностороннего треугольника, стороны 20см. Рассчитайте величину и направление суммарной электрической силы, действующей на каждую сферу.92. Три предмета, несущие заряды соответственно –4,0·10–6 Кл, –6,0·10–6 Кл и +9,0·10–6 Кл, расположены в ряд, через равные промежутки слева направо на расстоянии 0,50 м. Вычислите величину и направление суммарной силы, действующей на каждую из двух других. 93. Два небольших шара с зарядами 1,6·10–5 Кл и 6,4·10–5 Кл расположены на расстоянии 2,0 м друг от друга. У них один и тот же знак. Где относительно этих двух предметов должен располагаться третий предмет противоположного знака и заряд которого равен 3.0 × 10–6 Кл, так что на него не действует результирующая электрическая сила? Нам действительно нужно знать заряд или знак третьего объекта? (на линии, соединяющей их, 0,67 м от заряда 1,6·10–5 Кл) 94. Рассчитайте напряженность электрического поля посередине между двумя отрицательными зарядами 3,2·10–9 Кл и 6,4·10–9 Кл, отстоящими друг от друга на 30 см. . 95. Напряженность электрического поля между пластинами аппарата с параллельными пластинами составляет 1,5·102 Н/Кл. Каково влияние на напряженность электрического поля каждого из следующих изменений, рассматриваемых в отдельности? а) Заряд каждой тарелки удваивается.б) плиты отодвинуты друг от друга в три раза дальше. 96. Какова величина и направление электрического поля в точке Z на приведенной ниже диаграмме из-за заряженных сфер в точках X и Y?

97. Определите величину и направление электрического поля в точке Z на приведенной ниже диаграмме, обусловленное зарядами в точках X и Y.

98. Небольшой объект имеет избыток 5,00 × 109 электронов. Вычислите величину напряженности электрического поля и электрического потенциала на расстоянии 0.500 м от объекта. 99. Две большие горизонтальные металлические пластины находятся на расстоянии 0,050 м друг от друга. На полпути между ними подвешена небольшая пластиковая сфера, на которую действует электрическая сила 4,5 × 10–15 Н, которая как раз уравновешивает действующую на нее силу тяжести. а) Чему равна разность потенциалов между пластинами, если заряд на пластиковом шаре равен 6,4·10–19 Кл? б) Вычислите массу пластикового шара. 100. Капля масла, масса которой равна 4,95 × 10–15 кг, уравновешена между двумя большими горизонтальными параллельными пластинами 1.0 см друг от друга, разностью потенциалов 510 В, с положительной верхней пластиной. Каков заряд капли, как в кулонах, так и в элементарных зарядах, избыток или недостаток электронов? 101. Тщательные измерения показывают, что вокруг Земли существует электрическое поле, аналогичное полю вокруг положительно заряженной сферы. Его величина у поверхности Земли составляет около 100 N/C. Какой заряд должна иметь капля нефти массой 2,0 × 10–15 кг, чтобы оставаться подвешенной в электрическом поле Земли? Дайте ответ как в кулонах, так и в элементарных зарядах.102. Небольшой пробковый шарик массой 1,0·10–5 кг и зарядом +2,0·10–9 Кл находится в покое на расстоянии 25 см от фиксированного положительного заряда 5,0·10–6 Кл. Пренебрегая гравитационными эффектами и сопротивлением воздуха, при чем с какой скоростью будет двигаться пробковый шарик, если он окажется на расстоянии 50 см от другого заряда? 103. Два электрона удерживаются в покое на расстоянии 10–12 м друг от друга, а затем освобождаются. С какой кинетической энергией и скоростью движется каждый из них, когда они находятся на «большом» расстоянии друг от друга? 104. Одна из моделей строения атома водорода состоит из неподвижного протона с электроном, движущимся вокруг него по круговой траектории радиусом 5.3 × 10–11 м. Массы протона и электрона равны 1,67·10–27 кг и 9,1·10–31 кг соответственно. а) Чему равна электростатическая сила между электроном и протоном? б) Какова сила притяжения между ними? в) Какая сила в основном отвечает за центростремительное движение электрона? г) Рассчитайте скорость и период обращения электрона вокруг протона.

105. Два маленьких одинаковых заряженных шарика притягиваются друг к другу с силой 8,0 × 10–5 Н, когда они находятся на расстоянии 30 см друг от друга.Их соприкасаются и снова помещают на расстоянии 30 см друг от друга, но теперь они действуют друг на друга с силой отталкивания 1,0 × 10–5 Н. а) Каков заряд каждого шара после того, как к ним прикоснулись? б) Какой заряд был у каждого до того, как к ним прикоснулись? 106. Два небольших заряда, +4,0·10–5 Кл и –1,8·10–5 Кл, расположены на расстоянии 24 см друг от друга. С какой силой действует третий малый заряд величиной –2,5·10–6 Кл, если он расположен на линии, соединяющей два других, а а) на 12 см снаружи от них, со стороны отрицательного заряда? один (б) на 12 см снаружи от них, со стороны положительного (в) посередине между ними 107.Заряд 1,2·10–3 Кл закреплен в каждом углу прямоугольника шириной 30 см и длиной 40 см. Какова величина и направление действия электрической силы на каждый заряд? Что такое электрическое поле и электрический потенциал в центре? 108. Испытательный заряд 1,0 × 10–6 Кл находится на расстоянии 40 см от заряженной сферы 3,2 × 10–3 Кл. Какую работу потребовалось, чтобы переместить его туда из точки, удаленной от шара на 100 см? 109. Капля масла массой 2,6·10–15 кг подвешена между двумя параллельными пластинами, отстоящими друг от друга на 0,50 см, и остается неподвижной, когда разность потенциалов между пластинами составляет 270 В.Каков заряд капли масла и сколько у нее лишних или недостающих электронов? 110. Металлический шарик для пинг-понга массой 0,10 г имеет заряд 5,0 × 10–6 Кл. Какая разность потенциалов на большом аппарате с параллельными пластинами с расстоянием 25 см потребуется, чтобы мяч оставался неподвижным? 111. Определить электрический потенциал и напряженность электрического поля в точке на расстоянии 0,40 м от небольшого шара с избытком 1012 электронов. 112. На тонкой нити 1 висит шарик для пинг-понга массой 3,0 × 10–4 кг.0 м в длину, между двумя вертикальными параллельными пластинами на расстоянии 10 см друг от друга, как показано на рисунке. Когда разность потенциалов между пластинами составляет 420 В, шарик приходит в равновесие на 1,0 см в одну сторону от своего исходного положения. а) Чему равна напряженность электрического поля между пластинами? б) Чему равно натяжение нити? в) Какова величина электрической силы, отклоняющей мяч? г) Чему равен заряд мяча?

113. Электрон со скоростью 5,0 × 106 м/с инжектируется в аппарат с параллельными пластинами через отверстие в положительной пластине.Он движется в вакууме между пластинами, сталкиваясь с отрицательной пластиной со скоростью 1,0 × 106 м/с. Чему равна разность потенциалов между пластинами? (масса электрона = 9,1 × 10–31 кг) 114. Четыре параллельные пластины соединены в вакууме, как показано на рисунке:

Электрон, практически покоящийся, дрейфует в отверстие в пластине X и ускоряется вправо. Считая, что его вертикальное движение пренебрежимо мало, он проходит через отверстие W, проходит через отверстие Y и затем продолжает двигаться к пластине Z.Используя размеры и разности потенциалов, приведенные на схеме, рассчитайте следующее. (а) скорость, с которой электрон проходит через отверстие W (б) скорость, с которой он проходит через отверстие Y (в) расстояние от пластины Z до точки, где электрон на мгновение останавливается (г) скорость, с которой возвращается обратно на пластину X

115. Две альфа-частицы (масса = 6,6 × 10–27 кг, заряд = 3,2 × 10–19 Кл), разделенные огромным расстоянием, сближаются по «лобовому столкновению» дорожка.Каждый из них имеет скорость 3,0 × 106 м/с. Рассчитайте их минимальное расстояние, предполагая отсутствие отклонения от их первоначального пути. 116. Электрон входит в устройство с параллельными пластинами длиной 10 см и шириной 2,0 см, двигаясь горизонтально со скоростью 8,0 × 107 м/с, как показано на рисунке. Если разность потенциалов на пластинах равна 600 В, определяют следующее. (a) вертикальное отклонение электрона от его первоначального пути (b) скорость, с которой он покидает аппарат с параллельными пластинами, как по величине, так и по направлению

Подсказка: эту задачу можно решать так же, как если бы у вас был гравитационный снаряд движение которого является равнодействующей равномерного движения в горизонтальной плоскости и равномерного ускорения в вертикальной плоскости.117. По прямому проводу течет ток силой 20 А вертикально вверх, в вакууме. Электрон движется со скоростью 5,0·106 м/с параллельно этой проволоке, но вертикально вниз, на расстоянии 10 см от нее. Вычислите величину и направление силы, действующей на электрон. Будет ли эта сила постоянной? 118. Катушка длиной 15 см со 100 витками лежит в горизонтальной плоскости, а легкий каркас, поддерживающий токопроводящий провод WXYZ, уравновешен горизонтально посередине сердечника катушки, как показано на рисунке.

Стороны WX и YZ проводника 5.0 см в длину и параллельны оси катушки, тогда как сторона XY имеет длину 1,5 см и перпендикулярна оси катушки. Ток, протекающий через катушку, равен 20 А. Какой ток должен протекать по проводнику WXYZ, чтобы он находился в горизонтальном равновесии, если на дальнем конце легкой рамы, удерживающей проводник, висит груз массой 1,8·10–2 г. ? 119. По проводу с линейной плотностью массы 150 г/м протекает ток силой 40 А (подведенный гибким соединением незначительного веса). Этот провод лежит параллельно и поверх другого горизонтального провода на столе.Какой ток должен протекать по нижнему проводу, чтобы оттолкнуть и удержать верхний провод на высоте 4,0 см над ним? (Есть направляющие пластины без трения, чтобы удерживать его на линии.) 120. Два футбольных болельщика слушают игру Grey Cup по радио, один в Монреале, где в нее играют, а другой на Северо-Западных территориях, в 6000 км отсюда. Дальний сигнал передается микроволнами с помощью спутника связи на высоте 36 000 км. Делая любые предположения, которые кажутся разумными, определите, насколько раньше болельщик в Монреале узнает о результатах любого розыгрыша.121. Ультразвуковые волны используются для наблюдения за развитием младенцев от зачатия до рождения. Типичные частоты составляют от 30 000 Гц до 45 000 Гц. а) Каковы были бы типичные длины волн, если бы это были радиоволны?

(b) Какова реальная длина волны в воздухе, учитывая, что это высокочастотные звуковые волны со скоростью 340 м/с? 122. Рассчитайте скорость протона, движущегося по окружности радиусом 8,0 см в плоскости, перпендикулярной магнитному полю напряженностью 1,5 Тл. Какое напряжение потребуется для ускорения протона из состояния покоя в вакууме? 123.Проводник длиной 40 см имеет массу 15 г и лежит в горизонтальном положении, под углом 90° к силовым линиям однородного горизонтального магнитного поля 0,20 Тл. Какой должна быть сила тока в проводнике, чтобы магнитное сила, действующая на него, выдержит его собственный вес? 124. Альфа-частица (q = +3,2·10–19 Кл, m = 6,7·10–27 кг) ускоряется разностью потенциалов 1200 В, а затем входит в однородное магнитное поле магнитудой 0,25 Тл, двигаясь под углом 90 ° в поле. Какая магнитная сила действует на него?

Электростатика Дополнительные вопросы для изучения Раздел ответов КРАТКИЙ ОТВЕТ 1.ОТВЕТ: (a)

(b)

(c)

REF: K/U MSC: SP 2. ОТВЕТ:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

КЛЮЧ: FOP, стр. 15.3 582

REF: K/U MSC: SP 3. ANS: (a)

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

КЛЮЧ: FOP 15.3, стр. 582

(b)

5 9)

REF: K/U MSC: P 4. ANS:

(a)

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

КЛЮЧ: FOP 15.3, стр. 583

(b) )

REF: K/U MSC: P 5.ANS:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

KEY: FOP 15.3, стр. 583

REF: K/U MSC: P 6. ANS:

OBJ: 7.3 EG 5 7.0

KEY: FOP 15.3, p.583

LOC: EG1.03

KEY: FOP 15.3, p.583

REF: K/U OBJ: 7.2 MSC: P 7. Ответ: Пусть заряды равны q и 2q по величине.

Тогда не имеет значения, что положительно. ССЫЛКА: K/U MSC: P 8. ОТВЕТ:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

КЛЮЧ: FOP 15.3, p.583

REF: K/U MSC: P 9. ANS:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

KEY: FOP 15.3, p.583

REF: K/U MSC: SP 10. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.4, p.590

REF: K/U MSC: P 11. ANS:

OBJ: 0.3 EG1.01

KEY: FOP 15.4, стр. 591

REF: K/U MSC: P 12. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.4

REF: K/U MSC: P 13.ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

КЛЮЧ: FOP 15.4, стр. 592

, так как ε между пластинами постоянно. REF: K/U MSC: P 14. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.4, p.592

REF: K/U MSC: SP 15. ANS:

OBJ: 7.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.5, p.596

REF: K/U MSC: SP 16. ANS:

OBJ: 7.4

KEY:

KEY:

EG1.05 ФОП 15.5, стр. 596

ССЫЛКА: К/У МСК: СП 17.ANS: Для параллельных пластин:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.5, p.596

REF: K/U MSC: SP 18. ANS:

OBJ: 04 90 90 : EG1.01

KEY: FOP 15.5, стр. 596

REF: K/U MSC: P 19. ANS:

OBJ: 7.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.5

REF: K/U MSC: P 20. ANS:

OBJ: 7.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.5, p.597

REF: K/U MSC: P 21. ANS:

ОБЖ: 7.3

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.5, p.597

REF: K/U MSC: P 22. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01 KEY 5 FOP1.01

, стр.597

Заряд отрицательный из-за избытка электронов. ССЫЛКА: K/U OBJ: 7.5 LOC: EG1.01 KEY: FOP 15.6, p.600 MSC: SP 23. ОТВЕТ: (a) Электрическая сила должна быть направлена ​​вверх, чтобы сбалансировать направленную вниз силу тяжести. Поскольку верхняя пластина положительна, латексная сфера должна быть заряжена отрицательно, чтобы притягиваться к верхней пластине и отталкиваться от нижней пластины.Электрическое поле направлено вниз, создавая восходящую силу на отрицательный заряд.

(b) Для аппарата с параллельными пластинами:

Это поле направлено вниз. (c) Когда сфера уравновешена,

(d)

Избыток, так как заряд отрицательный. REF: K/U, C MSC: SP 24. ANS:

OBJ: 7.5

LOC: EG1.06

KEY: FOP 15.6, p.600

REF: K/U MSC: P 25. ANS:

OBJ: 7.5

LOC: EG1.01

КЛЮЧ: FOP 15.6, p.601

REF: K/U MSC: P 26. ANS:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

KEY: FOP 15.6, p.601

REF: K/U MSC: P 27. ANS:

OBJ: 7.4

LOC: EG1.05

KEY: FOP 15.7, p.605

(a)

(b)

REF: K/U ANS P8 M.SC : (A)

OBJ: 7.6

LOC: EG1.01

Ключ: FOP 15.7, P.605

OBJ: 7.6

LOC: EG1.01

Ключ: FOP 15.7, P.605

(b)

(c)

(d)

REF: K/U MSC: P 29.ANS:

REF: K/U MSC: P 30. ANS:

OBJ: 7.6

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.7, p.605

REF: K/U MSC: P 31. ANS:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

KEY: FOP 15.9, p.612

REF: K/U MSC: P 32. ANS:

OBJ: 7.0 :

5

KEY: FOP 15.9, p.612

REF: K/U MSC: P 33. ANS:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

KEY: FOP 15.9, p.0013 6 )

REF: K/U MSC: P 34.ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.9, p.613

REF: K/U MSC: P 35. ANS:

OBJ: 7.0

OBJ: 7.0

5

KEY: FOP 15.9, p.613

REF: K/U MSC: P 36. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.06

KEY: FOP 15.9, p.0013 613 ) ε не зависит от d.

(b)

(c) Когда пластины соединены, Q4 = 0..

REF: K/U MSC: P 37. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

КЛЮЧ: FOP 15.9, стр. 613

REF: K/U MSC: P 38. ОТВЕТ:

OBJ: 7.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 04 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 9, стр. 0 : K/U MSC: P 39. ANS:

OBJ: 7.6

LOC: EG1.01

КЛЮЧ: FOP 15.9, стр. 614

Примечание. Здесь используется ускоряющая разность потенциалов REF: K/U MSC : P 40. ANS:

OBJ: 7.4

LOC: EG1.05

KEY: FOP 15.9, p.614

REF: K/U MSC: P 41. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.9, стр. 614

REF: K/U MSC: P 42. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

LOC: EG1.01

, p.614

REF: K/U MSC: P 43. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.9, p.614

REF: K/U MSC: P 44. ANS:

OBJ: 7.5

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.9, стр. 614

REF: K/U MSC: P 45. ANS:

LOC 90:05 09 OBJ: 7.6 .01

КЛЮЧ: ФОП 15.9, p.615

REF: K/U MSC: P 46. ANS:

OBJ: 7.6

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.9, p.615

В общем случае звездная величина силы определяется выражением

(а) при θ = 90°, sin θ = 1 и F = 0,90 Н (б) при θ = 45°, sin θ = 0,707 и F = 0,90 Н(0,707) = 0,64 Н (в) при θ = 0°, sin θ = 0 и F = 0 Н. В каждом из приведенных выше случаев направление силы определяется правилом правой руки. REF: K/U MSC: SP 47. ANS:

OBJ: 8.3

LOC: EG1.08

КЛЮЧ: FOP 16.3, стр. 628

REF: K/U MSC: P 48. ОТВЕТ:

OBJ: 8.3

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.99 RE00 00 0005

: K/U MSC: P 49. ANS:

OBJ: 8.3

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.3, p.629

REF: K/U MSC: P 50. ANS:

OBJ : 8.3

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.3, p.629

REF: K/U MSC: P 51. ANS:

OBJ: 8.3

LOC: 0F04 KEY 9 16.3, стр. 629

ЛОК: EG1.08

КЛЮЧ: FOP 16.3, стр. 632

Направление задается правилом правой руки. REF: K/U MSC: P 52. ANS:

OBJ: 8.2

Направление задается правилом правой руки. REF: K/U MSC: P 53. ANS:

OBJ: 8.2

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.3, p.632

REF: K/U MSC: P 54. ANS:

OBJ: 8.2

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.3, p.633

REF: K/U MSC: P 55. ANS:

OBJ: 8.2

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.3, p.633

REF: K/U MSC: SP 56. ANS:

OBJ: 8.4

LOC: EG1.01 KEY 6

, p.635

REF: K/U MSC: P 57. ANS:

OBJ: 8.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.4, p.635

REF: K/U MSC: P 58. ANS:

OBJ: 8.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.4, p.635

REF: K/U MSC: P 59. ANS:

LOC90:01 EG 90:05 09 90 04 04 90 .01

КЛЮЧ: FOP 16.4, стр. 635

И Тогда, (a) Если I1 и I2 направлены в противоположные стороны, B1 и B2 направлены в одном направлении, так что

(b) Если I1 и I2 находятся в в одном направлении, B1 и B2 в противоположных направлениях, так что

REF: K/U MSC: P 60. ANS:

(a)

OBJ: 8.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.3, стр. 635

(b)

(c)

(d)

REF: K/U MSC: P 61. ANS:

OBJ: 8.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.4, стр. 636

REF: K/U MSC: SP 62. ANS:

OBJ: 8.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 4 KEY 5 FOP 0 0 0 0 0 0 0 6 0 : K/U MSC: P 63. ANS:

OBJ: 8.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.4, p.637

REF: K/U MSC: P 64. ANS:

OBJ : 8.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.4, p.637

REF: K/U MSC: P 65. ANS:

OBJ: 8.4

LOC: EG0409 KEY: 00409 EG041 9 16.4, p.637

REF: K/U MSC: SP 66. ANS:

OBJ: 8.3

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.4, p.639

REF: K/U MSC: P 67. ANS:

OBJ: 8.3

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.4, p.639

REF: K/U MSC: P 68. ANS:

OBJ 90: 05 LOC 90: 05 OBJ: 0.3 EG1.08

KEY: FOP 16.4, p.639

REF: K/U MSC: P 69. ANS:

OBJ: 8.3

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.4

REF: K/U MSC: P 70.ANS:

OBJ: 8.3

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.3, p.639

REF: K/U MSC: P 71. ANS:

OBJ: 8.0

OBJ: 8.3

5

KEY: FOP 16.11, p.668

REF: K/U MSC: P 72. ANS:

OBJ: 8.3

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.11, p.606 правило правой руки. ССЫЛКА: K/U MSC: P 73. ANS:

OBJ: 8.2

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.11, p.669

REF: K/U MSC: P 74.ANS:

OBJ: 8.2

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.11, p.669

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.11, p.665 9000-04 Правило правой руки . REF: K/U MSC: P 75. ANS:

OBJ: 8.4

REF: K/U MSC: P 76. ANS:

OBJ: 8.4

LOC: EG1.01

KEY.1 FOP 16, стр. 669

REF: K/U MSC: P 77. ANS:

OBJ: 8.4

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.11, p.669

REF: K/U MSC: P 78 .ANS:

OBJ: 8.3

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.11, p.670

REF: K/U MSC: P 79. ANS:

OBJ: 8.5 :

OBJ: 8.5

КЛЮЧ: FOP 16.11, стр. 670

REF: K/U MSC: P 80. ОТВЕТ:

OBJ: 8.2

ЛОК: EG1.01

КЛЮЧ: FOP 16.04 RE 90 0 0 : 07, стр. 60 K/U MSC: P 81. ANS:

OBJ: 8.2

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.11, p.670

(a)

(b)

M RESCF : стр. 82.ОТВЕТ: (а)

(б)

ОБЖ: 8.2

ЛОК: ЭГВ.01

КЛЮЧ: ФОП 16.11, с. : P 83. ANS:

OBJ: 9.6

LOC: WA1.01

KEY: FOP 16.11, p.670

(a)

(b)

Примечание: для страницы, направленной в магнитное поле , электрон будет двигаться по кругу по часовой стрелке в плоскости страницы. Конечно, положительная частица будет двигаться по кругу против часовой стрелки в том же поле.

REF: K/U OBJ: 8.2 MSC: SP 84. ОТВЕТ: Величина силы равна

LOC: EGV.01

КЛЮЧ: FOP 16.3, стр. 632 направление силы вверх, к верхней части страницы, в плоскости страницы. REF: K/U, C MSC: SP 85. ANS:

OBJ: 8.2

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.3, стр. 630

OBJ: 9.6

5

LOC1 900.04 LOC1 900.04 LOC1 900.04 КЛЮЧ: FOP 16.8, p.652

(a)

(b) Но, поскольку v = c,

REF: K/U MSC: SP 86.ANS:

REF: K/U MSC: P 87. ANS:

OBJ: 9.6

LOC: WA1.01

KEY: FOP 16.8, p.652

REF: K/U MSC: P 88. ANS:

OBJ:

OBJ: 9.6

LOC: WA1.01

Ключ: FOP 16.8, P.652

REF: K / U MSC: P

OBJ: 9.6

LOC: WA1.01

Ключ: FOP 16.8, p.652

ЗАДАЧА 89. ОТВЕТ: Для каждой сферы диаграмма свободного тела показывает

Разрешающие силы в направлениях x и y

Для d:

Тогда,

REF: K/U OBJ: 7.2 LOC: EG1.06 KEY: FOP 15.3, p.583 MSC: P 90. ОТВЕТ: Поскольку все три заряда расположены на прямой линии, мы можем принять во внимание векторную природу силы, назначив силы справа положительными. На сферу C действуют силы со стороны сфер A и B. Для силы со стороны сферы A:

И для силы со стороны сферы B:

Чистая сила, действующая на сферу C, представляет собой сумму

и

REF: K/U MSC: SP 91. ANS:

OBJ: 7.2

Для величины каждой силы отталкивания,

Для сферы 1:

Использование компонентов в плоскости xy,

LOC: EG1.06

КЛЮЧ: FOP 15.3, стр. 584

Суммарные силы на 2 и 3 имеют одинаковую величину и действуют в симметричных внешних направлениях. REF: K/U MSC: P 92. ANS:

Для сферы 1:

Для сферы 2:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.06

КЛЮЧ: FOP 15.3, стр. 586

RE: K/U MSC: P 93. ANS:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.06

KEY: FOP 15.3, p.586

Третий заряд должен располагаться на линии, соединяющей q1 и q2, расстояние x из q1, как показано.Чтобы на q3 не действовала результирующая сила:

Опуская единицы для простоты и умножая обе части на 105,

заряжать. Примечание: Q3 делится из исходного уравнения — нам действительно не нужно знать его значение или даже его знак. REF: K/U, C MSC: P 94. ANS:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.06

KEY: FOP 15.3, p.586

В средней точке будет электрическое поле из-за каждого из двух зарядов.Чистое поле будет векторной суммой двух отдельных полей. Обозначая эти поля и соответственно, мы имеем

Также

Таким образом, результирующая напряженность электрического поля в средней точке представляет собой векторную сумму этих двух полей, которая равна

REF: K/U MSC: SP 95. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.06

KEY: FOP 15.4, p.590

(a) Начиная с

(b) Начиная с

REF: 96 MSC A: SP: Только

, изменение d не влияет.

OBJ: 7.3

LOC: EG1.01

KEY: FOP 15.4, p.591

REF: K/U MSC: P 97. ANS:

At Z:

5 04OB

EG1.06

KEY: FOP 15.4, p.592

Взятие компонентов:

REF: K/U MSC: P 98. ANS:

OBJ: 7.3

LOC: EG1.06

KEY , p.592

REF: K/U MSC: P 99. ANS:

(a)

OBJ: 7.5

LOC: EG1.06

KEY: FOP 15.6, p.601

(b)

REF: K/U MSC: P 100. ANS:

OBJ: 7.5

LOC: EG1.06

КЛЮЧ: FOP 15.6, p.005

5, 90 верхняя пластина положительна, заряд должен быть отрицательным из-за избытка электронов. REF: K/U MSC: P 101. ANS:

OBJ: 7.5

LOC: EG1.06

KEY: FOP 15.6, p.601

REF: K/U OBJ: 7.5 MSC: P 102. ANS : На расстоянии r1 = 0,25 м,

ЛОК: EG1.06

КЛЮЧ: ФОП 15.6, с.601

На расстоянии r2 = 0,50 м

Следовательно, при движении от r1 к r2

Но эта потеря электрической потенциальной энергии приобретается пробковым шариком в виде кинетической энергии.

Когда электрическое поле, в котором движется заряженная частица, является однородным электрическим полем, ее движение значительно упрощается. В однородном электрическом поле

.

Таким образом, заряженная частица движется с равномерным ускорением. Это будет иметь место для небольших заряженных частиц (таких как ионы, электроны и протоны), где гравитационные эффекты незначительны и они движутся между двумя параллельными пластинами в вакууме.Кроме того, работа, совершаемая постоянной силой, есть не что иное, как произведение силы и перемещения. В аппарате с параллельными пластинами, расстояние между которыми равно d, работа, совершаемая при перемещении заряда q с одной пластины на другую, равна

. Эта работа по величине равна изменению потенциальной электрической энергии, а также изменению кинетической энергии. частицы при движении от одной пластины к другой. REF: K/U MSC: SP 103. ANS:

But

OBJ: 7.4

LOC: EG1.05

KEY: FOP 15.7, p.603

REF: K/U MSC: P 104. ANS:

OBJ: 7.4

LOC: EG1.05

KEY: FOP 15.7, p.605

(a)

4 (a)

4 )

(c) Электростатическая сила отвечает за центростремительное движение электрона вокруг протона.

(d)

REF: K/U, C OBJ: 7.2 LOC: EG1.03 KEY: FOP 15.9, p.612 MSC: P 105. ОТВЕТ: Пусть исходные противоположные заряды равны +Qa и –Qb, и предположим, что Qa > Qb > 0. Окончательные равные заряды будут равны Qc = (Qa – Qb), что в нашем предположении является положительным.

(a)

(b) Сохранение заряда дает:

Опуская единицы измерения для простоты:

Мы предположили, что Следовательно,

Примечание: Все знаки можно поменять местами. REF: K/U MSC: P 106. ANS:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.03

KEY: FOP 15.9, p.

REF: K/U MSC: P 107. ANS:

OBJ: 7.2

LOC: EG1.06

КЛЮЧ: FOP 15.9, стр. 613

Для диагонали,

Каждый заряд испытывает три силы; 1 по бокам и 1 по диагонали.Для силы на Q4:

Взяв компоненты в плоскости xy: x F1 F2

y 0

0

F3

_____________________ Fnet

____________________

три угла. в центре, поскольку силы, создаваемые каждым из четырех зарядов, равны и противоположны попарно, так что результирующая сила равна 0,

REF: K/U MSC: P 108. ANS:

OBJ: 7,3, 7.4

ЛОК: EG1.06

КЛЮЧ: FOP 15.9, стр. 613

REF: K/U MSC: P 109. ОТВЕТ:

OBJ: 7.4

LOC: EG1.05

KEY: FOP 15.49, стр. 04 09 мы не можем сказать, избыток или дефицит, если мы не знаем, какая пластина положительна. REF: K/U MSC: P 110. ANS:

OBJ: 7.5

LOC: EG1.06

KEY: FOP 15.9, p.614

REF: K/U MSC: P 111. ANS:

5

5

OBJ: 7.5

LOC: EG1.06

KEY: FOP 15.9, p.614

REF: K/U MSC: P 112.ANS:

OBJ: 7.5

LOC: EG1.01

(a)

(b) Схема свободного тела мяча:

Разделение T на горизонтальную и вертикальную составляющие:

КЛЮЧ: FOP 15.9 стр. 614

Для

Затем

(c)

(d)

REF: K/U MSC: P 113. ANS:

OBJ: 7.3

. 0 LOC FOP 15.9, стр. 614

REF: K/U MSC: P 114. ANS:

OBJ: 7.6

LOC: EG1.05

КЛЮЧ: ФОП 15.9, стр.615

(a)

(b) Поскольку пластины W и Y соединены вместе, между ними нет поля, поэтому заряд дрейфует с постоянной скоростью и дрейфует через отверстие Y при 1,0 × 107 м/с. Из соображений потенциальной энергии

(c) Для разности потенциалов, необходимой для «остановки» электрона,

Следовательно, точка между Y и Z, где электрон останавливается, определяется как

Следовательно, электрон находится на расстоянии 1,6 см от Z когда он остановится.(d) Путь обратим, так что электрон возвращается в X со скоростью v = 0 м/с. (Это непосредственно следует из ∆v = 0, следовательно, ∆Ek = 0.)

REF: K/U MSC: P 115. ANS:

OBJ: 7.6

LOC: EG1.05

KEY: FOP 15.9 , стр.615

При минимальном разделении,

Но Затем,

REF: K/U OBJ: 7.6 LOC: EG1.05 KEY: FOP 15.9, p.615 MSC: P 116. ОТВЕТ: (a) Для время, затрачиваемое электроном на перемещение через аппарат:

Для его вертикального ускорения:

(b) Для его вертикальной скорости:

Кроме того, суммируя векторно, чтобы найти результирующую скорость,

REF: K/U OBJ: 7 .6 LOC: EG1.01 KEY: FOP 15.9, p.616 MSC: P 117. ANS: Для магнитного поля, создаваемого током в проводе, на расстоянии 10 см:

Следовательно, сила, действующая на движущийся электрон в этом поле:

По правилу правой руки. Сила будет возрастать по мере того, как электрон движется к проводнику. REF: K/U OBJ: 8.2, 8.4 MSC: P 118. ANS: Магнитное поле соленоида

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.11, p.669

Для балансировки сила на XY должна be:

Тогда ток в проводнике XY равен:

(На WX и YZ сила не действует.) REF: K/U, MC OBJ: 8.4 LOC: EG1.08 KEY: FOP 16.11, p.669 MSC: P 119. ОТВЕТ: Для балансировки восходящая магнитная сила на проводе длиной один метр должна быть:

Следовательно, напряженность магнитного поля в его местоположении составляет:

Тогда ток, необходимый в нижнем проводе для создания этого магнитного поля, составляет:

REF: K/U MSC: P 120. ANS:

OBJ: 8.4

Следовательно, временная задержка составляет:

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.11, p.670

(Это решение игнорирует кривизну Земли, местное расстояние в Монреале и любую электронную временную задержку при передаче.) REF: K/U, MC MSC: P 121. ANS: (a)

(b)

OBJ: 9.6

LOC: WA1.01

KEY: FOP 16.11, p.671

REF: K /U, MC MSC: P 122. ANS:

OBJ: 9.6

LOC: WA1.01

KEY: FOP 16.11, p.671

REF: K/U MSC: P 123. ANS:

OB J 900 : 8.2

LOC: EG1.01

KEY: FOP 16.3, p.633

REF: K/U MSC: P 124. ANS:

OBJ: 8.3

KEY 9 OP: 900.04 KEY 16.11, с.668

ОБЖ: 8.2

LOC: EG1.08

KEY: FOP 16.11, p.669

Затем,

REF: K/U MSC: P

Общая физика II

Магнитные источники

Вопросы 1, 2, 3, 4, 9, 18, 19

Проблемы 30.8A, 22, 23, 25, 32, 40, 60, 64


Q1 Магнитное поле, создаваемое токовой петлей униформа?

Совсем нет; меняется в зависимости от положения — меняется в направлении и величина — как показано на этом эскизе:

Q2 Ток в проводнике создает магнитное поле можно рассчитать по закону Био-Савара.Поскольку ток определяется как скорость потока заряда, какой вывод можно сделать о магнитное поле, создаваемое неподвижным зарядом? Что о подвижные заряды?

Магнитное поле, создаваемое неподвижным зарядом , равно ноль. Движущийся заряд равен току, поэтому он будет производят магнитное поле.

Q3 По двум параллельным проводам текут противоположные токи направления. Опишите природу результирующего магнитного поля. создается двумя проводами в точках

(а) между проводами и

или

Между проводами магнитные поля от двух провода указывают в том же направлении , что и , поэтому результирующий или общий магнитное поле будет большим.

(b) вне проводов в плоскости, содержащей их.

или

Снаружи провода, два магнитных поля от двух токов в 91 377 противоположных 91 378 направлениях, поэтому они будут иметь тенденцию компенсировать друг друга и результирующее или общее магнитное поле будет малым .

Q4 Объясните, почему два параллельных провода, по которым течет ток в противоположных направлений отталкиваются друг от друга.

Вы можете посмотреть диаграммы для Вопрос 3 . В в частности, рассмотрим эту диаграмму,

или

Магнитное поле левостороннего тока вызывает силу на правостороннем ток, который является отталкиванием, поэтому мы знаем — из третьего закона Ньютона — что два тока отталкиваются друг от друга.

Q9 Опишите сходство между законом Ампера в магнетизм и закон Гаусса в электростатике.

Оба связывают интеграл вокруг замкнутой поверхности или линии с то, что проходит через поверхность или линию интеграла. Закон Гаусса гласит, что электрический поток через замкнутую поверхность равен пропорциональна заряду внутри этой поверхности. Закон Ампера гласит линейный интеграл B -d s вокруг замкнутого пути равен пропорциональна току, проходящему по этому пути.

Q18 Будет ли гвоздь притягиваться к любому полюсу магнита? Объясните, что происходит внутри гвоздя, если его поместить рядом с магнит.

Да, гвоздь будет притянут к любому полюсу магнит. Магнит вызывает границы между магнитными доменами слегка двигаться, придавая чистое магнитное поле гвоздю. гвоздь находится рядом с другим магнитным полюсом, тогда другой магнитный границы домена перемещаются.

Q19 Северный полюс магнита притягивается к географическому Северному полюсу Земли. Тем не менее, как полюса reple. Что здесь происходит?

Магнитный полюс вблизи географического Северного полюса Земли — это то, что иначе его можно было бы назвать магнитным полюсом , ищущим юг.


30,8А, Проводник состоит из круглой петли радиусом R и два прямых длинных участка, как на рисунке P30.8. Провод лежит в плоскости бумаги и по нему течет ток I. Определить величина и направление магнитного поля в центре петля.

Мы знаем, как обращаться с магнитным полем благодаря прямой линии . провод;

На расстоянии R от провода магнитное поле равно

И мы знаем, как обращаться с магнитным полем в центре круговая петля;

В центре провода магнитное поле

Таким образом, наше полное магнитное поле в центре круговой петли а расстояние R от длинного прямого провода равно сумме эти,

30.22, Плотно намотанный длинный соленоид общей длины 30,0 см (0,30 м) имеет магнитное поле 4,00 x 10 — 4 Тл на центр, создаваемый током 1,00 А через его обмотки. Как сколько витков провода на соленоиде?

Магнитное поле внутри соленоида определяется выражением

или

н = Б/ я

n = (4 х 10 — 4 ) / [(4 х 10 — 7 )(1)]

n = 318 об/м

n = Н/Л

Н = н л

Н = (318 об/м)(0.30 м)

Н = 95 витков

30.23, Сверхпроводящий соленоид должен генерировать магнитное поле 10,0 Тл.

(a) Если обмотка соленоида имеет 2000 витков/м, какова требуемый ток?

или

Я = Б / н

I = (10)/[(4 х 10 — 7 )(2000)]

I = 3979 А

Это огромный поток; но тогда это огромное магнитное поле!

30.25, Некоторые сверхпроводящие сплавы при очень низких Температуры могут нести очень большие токи. Например Nb 3 Провод Sn при 10 K может выдерживать 1000 A и поддерживать сверхпроводимость. Определить максимальное значение B, достижимое в соленоид длиной 25 см (0,25 м), если 1000 витков Nb 3 Sn проволока намотана на наружную поверхность.

В = (4 х 10 — 7 )(1000/0,25)(1000)

Б = 5 Т

30.32, На рис. P30.32, оба тока находятся в отрицательное направление х.

(a) Нарисуйте картину магнитного поля в плоскости yz.

Помните, это грубый набросок !

30.40, Рассмотрим полусферическую замкнутую поверхность на рис. P30.40. Если полушарие находится в однородном магнитном поле, которое составляет и угол тета с вертикалью, рассчитайте магнитный поток через

(а) плоская поверхность S 1 и

= А В cos

А = Р 2

знак равно R 2 B cos

(б) полусферическая поверхность S 2 .

Согласно закону Гаусса для магнитного потока , общий магнитный поток равен нулю . Поскольку мы знаем поток приходя в поверхность ( знак равно R 2 B cos ) это (или отрицательное ) этого также является потоком, приходящим из поверхность — поток через S 2 ,

знак равно R 2 B cos

30.60, Удар молнии может нести ток 10 000 А на короткий период времени.Что такое результирующее магнитное поле 100 м от бутла?

В = [(4 х 10 — 7 )(10 000)]/[(2 ) (100)]

В = 2 х 10 — 5 Т

30,64 По двум параллельным проводникам течет ток в противоположных направлениях. направлениях, как показано на рисунке P30.64. Один проводник несет ток 10А. Точка А находится посередине между проводами и точка C находится на расстоянии d/2 справа от тока 10 А. Если д = 18 см = 0.18 м, а I отрегулирован так, чтобы магнитное поле в точке C было равно ноль, найти

(а) значение тока I и

(б) значение магнитного поля в точке А.

Для точки C ,

B справа = [(4 х 10 — 7 )(10)]/[(2 )(0,09)] = 2,22 х 10 — 5 Т

B слева = [(4 х 10 — 7 )( I )]/[(2 )(0,27)] = 2,22 х 10 — 5 Т

I = (2.22 x 10 — 5 ) (0,27) / 2 x 10 — 7

I = 30 А

Для точки A ,

B справа = [(4 х 10 — 7 )(10)]/[(2 )(0,09)] = 2,22 х 10 — 5 Т

B слева = [(4 х 10 — 7 )( 30 )]/[(2 )(0,09)] = 6,66 х 10 — 5 Т

Используя правило правой руки, мы видим, что эти два поля указывают в том же направлении — «вверх» или «вне страницы» в точке А

B всего = B справа + B слева = 8.88 х 10 — 5 Т (с) Дуг Дэвис, 2002 г.; все права защищены

NCERT Solutions Class 12 Physics Chapter 4 Moving Charges And Magnetism – Toppers Bulletin

Бесплатные решения NCERT для физики класса 12. Глава 4. Движущиеся заряды и магнетизм, решенные опытными преподавателями в соответствии с рекомендациями NCERT (CBSE) Book и представленные вам Бюллетенем Toppers. Эти вопросы с упражнениями «Движущиеся заряды и магнетизм» с решениями для физики класса 12 охватывают все вопросы главы «Движущиеся заряды и магнетизм», класс 12 и помогают вам пересмотреть полную программу и набрать больше баллов в соответствии с рекомендациями Совета CBSE из последней книги NCERT для физики класса 12.Вы можете прочитать и скачать NCERT Book Solution, чтобы лучше понять все темы и концепции

.

4.1 – ВВЕДЕНИЕ
4.2 – МАГНИТНАЯ СИЛА
4.2.1 – Источники и поля
4.2.2 – Магнитное поле, сила Лоренца
4.2.3 – Магнитная сила, действующая на проводник с током
4.3 – ДВИЖЕНИЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

4 4.2. – ДВИЖЕНИЕ В СОВМЕСТНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И МАГНИТНОМ ПОЛЯХ
4.4.1 – Селектор скорости
4.4.2 – Циклотрон
4.5 – МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ОТ ТОКОВОГО ЭЛЕМЕНТА, ЗАКОН БИО-САВАРА
4.6 – МАГНИТНОЕ ПОЛЕ НА ОСИ КОНТУРА КРУГОВОГО ТОКА
4.7 – ЗАКОН КОНТУРА АМПЕРА
4.8 – СОЛЕНОИД И ТОР
4.8.1 – Соленоид
4.8.2 – Тор
4.9 – СИЛА МЕЖДУ ДВУМЯ ЧАСТЯМИ АМПЕР
4.10 – КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ НА ​​ТОКОВОЙ КОНТУРЕ, МАГНИТНЫЙ ДИПОЛЬ
4.10.1 – Крутящий момент на прямоугольной токовой петле в однородном магнитном поле
4.10.2 – Круглая токовая петля как магнитный диполь
4.10.3 – Магнитный дипольный момент вращающийся электрон
4.11 – ДВИЖУЩАЯСЯ КАТУШКА ГАЛЬВАНОМЕТРА.

Движущиеся заряды и магнетизм Решения NCERT — класс 12, физика

Упражнение : Решения вопросов на странице Номер : 169
Q1 :Круговая катушка провода, состоящая из 100 витков, каждый радиусом 8,0 см несет ток 0,40 А. Какова величина магнитного поля B в точке центр катушки?
Ответ:
Количество витков на круглой катушке, n = 100
Радиус каждого витка, r = 8.0 см = 0,08 м
Ток, протекающий в катушке, I = 0,4 А
Величина магнитного поля в центре катушки определяется соотношением,

Где,
μ 0 = проницаемость свободного пространства
= 4π × 10 -7 Тл м A -1

Отсюда величина магнитного поля равна 3,14 × 10 -4 Тл


В2. По длинному прямому проводу течет ток силой 35 А. Какова величина поля В в точке на расстоянии 20 см от провода?
Ответ:
Сила тока в проводе, I = 35 А
Расстояние от точки до провода, r = 20 см = 0.2 м
Величина магнитного поля в этой точке определяется как:
B
Где
μ 0 = проницаемость свободного пространства = 4π × 10 -7 Тл·м A -1

Следовательно, величина магнитного поля в точке на расстоянии 20 см от провода равна 3,5·10 -5 Тл


Q3: По длинному прямому проводу в горизонтальной плоскости течет ток силой 50 А в направлении с севера на юг. Укажите величину и направление В в точке в 2,5 м к востоку от провода.
Ответ:
Сила тока в проводе I = 50 А
Точка находится на расстоянии 2,5 м к востоку от провода.
Величина расстояния точки от провода, r = 2,5 м.
Величина магнитного поля в этой точке определяется соотношением B
Где
μ 0 = проницаемость свободного пространства = 4π × 10 -7 Тл·м A -1

Точка расположена по нормали к длине провода на расстоянии 2,5 м. Направление тока в проводе вертикально вниз.Следовательно, согласно правилу большого пальца правой руки Максвелла, магнитное поле в данной точке направлено вертикально вверх.


Q4 :По горизонтальной воздушной линии электропередач протекает ток силой 90 А в направлении с востока на запад. Какова величина и направление магнитного поля, вызванного током на 1,5 м ниже линии?
Ответ :
Ток в ЛЭП I = 90 А
Точка расположена ниже ЛЭП на расстоянии r = 1,5 м
Следовательно, магнитное поле в этой точке определяется соотношением
B=
Где
μ 0 = проницаемость свободного пространства = 4π × 10 -7 Тл·м·А -1

Течение течет с востока на запад.Точка находится ниже линии электропередач. Следовательно, согласно правилу большого пальца правой руки Максвелла, магнитное поле направлено на юг.


В5: Какова величина магнитной силы на единицу длины на проводе с током 8 А, который составляет угол 30º с направлением однородного магнитного поля 0,15 Тл?
Ответ:
Ток в проводе, I = 8 А
Величина однородного магнитного поля, B = 0,15 Тл
Угол между проводом и магнитным полем, θ¸ = 30°.
Магнитная сила на единицу длины провода определяется как:
f= BI sinθ¸
= 0,15 x 8 x 1 x sin30°
= 0,6 Н·м -1
Следовательно, магнитная сила на единицу длины провода составляет 0,6 Н·м -1 .


Q6 :Проволока длиной 3,0 см, по которой течет ток 10 А, помещается внутрь соленоида перпендикулярно его оси. Магнитное поле внутри соленоида задано равным 0,27 Тл. Какова магнитная сила, действующая на провод?
Ответ:
Длина провода, l = 3 см = 0.03 м
Ток, протекающий по проводу, I = 10 А
Магнитное поле, B = 0,27 Тл
Угол между током и магнитным полем, θ¸ = 90°
Магнитная сила, действующая на провод, определяется как:
F= BIlsinθ ¸
= 0,27 x 10 x 0,03 sin90°
= 8,1 x 10 -2 Н
Следовательно, магнитная сила, действующая на провод, равна 8,1 x 10 -2 Н. Направление силы может быть получено из левой правило рук.


Q7 :Два длинных и параллельных прямых провода A и B с током 8.0 А и 5,0 А в одном направлении разделены расстоянием 4,0 см. Оцените силу, действующую на отрезок провода A длиной 10 см.
Ответ:
Ток, текущий по проводу A, I A = 8,0 A
Ток, текущий по проводу B, I B = 5,0 A
Расстояние между два провода, r = 4,0 см = 0,04 м
Длина отрезка провода A, l = 10 см = 0,1 м
Сила, действующая на длину l из-за магнитного поля, определяется как:

Где,
μ 0 = Проницаемость свободного пространства = 4π × 10 -7 Тл·м A -1

Величина силы равна 2 × 10 -5 Н.Это сила притяжения, нормальная к А по направлению к В, потому что направление токов в проводах такое же.


Q8 : Плотно намотанный соленоид длиной 80 см имеет 5 слоев обмоток по 400 витков в каждом. Диаметр соленоида 1,8 см. Если протекающий ток равен 8,0 А, оцените величину B внутри соленоида вблизи его центра.
Ответ :
Длина соленоида, l = 80 см = 0,8 м
На соленоиде пять слоев обмоток по 400 витков в каждом.
Общее число витков соленоида, N = 5 × 400 = 2000
Диаметр соленоида, D = 1,8 см = 0,018 м
Ток, переносимый соленоидом, I = 8,0 А
Величина магнитного поля внутри соленоида вблизи его центр определяется соотношением

Где
μ 0 = проницаемость свободного пространства = 4π × 10 -7 Тл м A -1

Следовательно, величина магнитного поля внутри соленоида вблизи его центра составляет 2,512 × 10 -2 Тл.


Q9 :Квадратная катушка со стороной 10 см состоит из 20 витков и пропускает ток 12 А. Катушка подвешена вертикально, нормаль к плоскости катушки образует угол 30º с направлением однородной горизонтали. магнитное поле величиной 0,80 Тл. Какова величина крутящего момента, испытываемого катушкой?
Ответ:
Длина стороны квадратной катушки, l = 10 см = 0,1 м
Ток, протекающий в катушке, I = 12 А
Число витков на катушке, n = 20
Угол, образуемый плоскость катушки с магнитным полем, θ = 30°
Напряженность магнитного поля, B = 0.80 T
Величина магнитного момента, испытываемого катушкой в ​​магнитном поле, определяется соотношением
τ = n BIA sinθ
Где
A = площадь квадратной катушки
l × l = 0,1 × 0,1 = 0,01 м2
∴ τ= 20 × 0,8 × 12 × 0,01 × sin30°
= 0,96 Н·м
Следовательно, величина крутящего момента, испытываемого катушкой, составляет 0,96 Н·м.


Q10 :Два счетчика с подвижной катушкой, M1 и M2, имеют следующие характеристики:
R 1 = 10 Ом, N 1 = 30,
A

1.6 x 10 -3 м 2 , B 1 , B 1 = 0.25 T
R 2 = 14 Ω, N 2 = 42,
A 2 = 1,8 х 10 — 3 м 2 , B 2 = 0,50 T
(Пружинные константы идентичны для двух метров).
Определите соотношение (а) чувствительности по току и (б) чувствительности по напряжению для М 2 и М 1 .
Ответ:
Для счетчика с подвижной катушкой M 1 :
Сопротивление, R 1 = 10 Ом
Число витков, Н 1 = 30
Площадь поперечного сечения, A 1 9 1 56 .6 × 10 -3 м 2
Напряженность магнитного поля, B 1 = 0,25 Тл
Жесткость пружины K 1 = K
Для расходомера с подвижной катушкой M 2 = 13 R

6,

6, Сопротивление 14 Ом
Число витков, Н 2 = 42
Площадь поперечного сечения, А 2 = 1,8 × 10 -3 м 2
Напряженность магнитного поля, В 2 Пружина постоянная, К 2 = К
(а) Токовая чувствительность М 1 определяется как:

А, токовая чувствительность М 2 определяется как:

Отношение  


Следовательно, отношение токовой чувствительности M 2 к M 1 равно 1.4.
(b) Чувствительность по напряжению для M 2 определяется как:

А, чувствительность по напряжению для M 1 определяется как:
Vs 1 =N 1


Q11 :В камере поддерживается однородное магнитное поле напряженностью 6,5 Гс (1 Гс = 10 -4 Тл). Электрон вылетает в поле со скоростью 4,8·106 м/с по нормали к полю. Объясните, почему траектория электрона представляет собой окружность. Определить радиус круговой орбиты. (е = 1.6 x 10 -19 Кл, me= 9,1 x 10 -31 кг)
Ответ:
Напряженность магнитного поля, B = 6,5 Г = 6,5 × 10 -4 Тл
Скорость электрона v = 4,8·10 6 м/с
Заряд электрона, e = 1,6·10 -19 Кл
Масса электрона, me = 9,1·10-31 кг
Угол между вылетающим электроном и магнитным полем , θ = 90°
Магнитная сила, действующая на электрон в магнитном поле, определяется как:
F = evB sinθ
Эта сила создает центростремительную силу для движущегося электрона.Следовательно, электрон начинает двигаться по круговой траектории радиуса r.
Следовательно, центростремительная сила, действующая на электрон,

В равновесии центростремительная сила, действующая на электрон, равна магнитной силе, т. е.

Следовательно, радиус круговой орбиты электрона равен 4,2 см.


Q12 :В упражнении 4.11 определите частоту обращения электрона по его круговой орбите. Зависит ли ответ от скорости электрона? Объяснять.
Ответ:
Напряженность магнитного поля, B = 6.5 × 10 – 4 Тл
Заряд электрона, e = 1,6 × 10 – 19 Кл
Масса электрона, me = 9,1 × 10 – 31 кг
Скорость электрона, v = 4,8 × 10 6 м/с
Радиус орбиты, r = 4,2 см = 0,042 м
Частота обращения электрона = v
Угловая частота электрона = ω = 2πv
Скорость электрона связана с угловой частотой как:
v = rω
На круговой орбите магнитная сила, действующая на электрон, уравновешивается центростремительной силой.Следовательно, мы можем написать:

Это выражение для частоты не зависит от скорости электрона.
Подставляя известные значения в это выражение, мы получаем частоту как:

Следовательно, частота электрона составляет около 18 МГц и не зависит от скорости электрона.


Q13 :(a) Круглая катушка из 30 витков и радиусом 8,0 см, по которой течет ток 6,0 А, подвешена вертикально в однородном горизонтальном магнитном поле величиной 1,0 Тл.Силовые линии составляют угол 60º с нормалью катушки. Рассчитайте величину противодействующего момента, который необходимо приложить, чтобы предотвратить вращение катушки.
(б) Изменился бы ваш ответ, если бы круглую катушку в (а) заменить плоской катушкой неправильной формы, охватывающей ту же площадь? (Все остальные данные также не изменились.)
Ответ:
(a) Количество витков на круглой катушке, n = 30
Радиус катушки, r = 8.0 см = 0,08 м
Площадь катушки
Ток, протекающий по катушке, I = 6,0 А
Напряженность магнитного поля, B = 1 Тл
Угол между линиями поля и нормалью к поверхности катушки,
θ = 60°
катушка испытывает вращающий момент в магнитном поле. Следовательно, поворачивается. Противодействующий крутящий момент, прикладываемый для предотвращения вращения катушки, определяется соотношением Из соотношения (i) можно сделать вывод, что величина приложенного крутящего момента не зависит от формы катушки.Это зависит от площади катушки. Следовательно, ответ не изменится, если круглую катушку в приведенном выше случае заменить плоской катушкой какой-нибудь неправильной формы, охватывающей ту же площадь.


Q14 :Два концентрических круглых витка X и Y с радиусами 16 см и 10 см соответственно лежат в одной и той же вертикальной плоскости, проходящей с севера на юг. Катушка X имеет 20 витков и пропускает ток 16 А; катушка Y имеет 25 витков и несет ток 18 А. Направление тока в X направлено против часовой стрелки, а в Y — по часовой стрелке, для наблюдателя, смотрящего на катушки, обращенные на запад.Укажите величину и направление чистого магнитного поля из-за катушек в их центре.
Ответ:
Радиус витка X, r 1 = 16 см = 0,16 м
Радиус витка Y, r 2 = 10 см = 0,1 м
Число витков на витке X, 3 n 19156 = 20
Число витков катушки Y, n2 = 25
Ток в катушке X, I 1 = 16 A
Ток в катушке Y, I 2 = 18 A
Магнитное поле, создаваемое катушкой X на их центр определяется соотношением,

Где,
μ 0 = проницаемость свободного пространства =

Магнитное поле из-за катушки Y в их центре определяется соотношением,

Следовательно, чистое магнитное поле может быть получено как :


Q15 : Требуется магнитное поле 100 Гс (1 Г = 10 -4 Тл), которое является однородным в области линейного размера около 10 см и площади поперечного сечения около 10 -3 м 2 .Максимальная допустимая нагрузка по току данной катушки провода составляет 15 А, а число витков на единицу длины, которые можно намотать на сердечник, составляет не более 1000 витков м -1 . Предложите некоторые подходящие конструктивные особенности соленоида для требуемой цели. Предположим, что сердечник не ферромагнитный
Ответ:
Напряженность магнитного поля, B = 100 Гс = 100 × 10 – 4 Тл
Число витков на единицу длины, n = 1000 витков м – 1
Протекающий ток в катушке I = 15 А
Проницаемость свободного пространства, =
Магнитное поле определяется соотношением 10 А, то эти значения не являются уникальными для данной цели.Всегда есть возможность каких-то корректировок с ограничениями.


Q16 :Для круглой катушки радиусом R и N витков, по которой течет ток I, величина магнитного поля в точке на ее оси на расстоянии x от ее центра определяется выражением

(a) Показать что это сводится к известному результату для поля в центре катушки.
(b) Рассмотрим две параллельные соосные круглые катушки с одинаковым радиусом R и числом витков N, по которым текут одинаковые токи в одном направлении и которые находятся на расстоянии R друг от друга.Покажите, что поле на оси вокруг средней точки между катушками однородно на расстоянии, малом по сравнению с R, и приблизительно равно
.
[Такое устройство для создания почти однородного магнитного поля в небольшой области известно как катушки Гельмгольца.]
Ответ:
Радиус круглой катушки = R
Число витков катушки = N
Ток в катушка = I
Магнитное поле в точке на ее оси на расстоянии x определяется соотношением,

Где,
μ 0 = проницаемость свободного пространства
(a) Если магнитное поле в центре катушка считается, то х = 0.

Это известный результат для магнитного поля в центре катушки.
(b) Радиусы двух параллельных соосных круглых катушек = R
Число витков на каждой катушке = N
Ток в обеих катушках = I
Расстояние между обеими катушками = R
Рассмотрим точку Q на расстоянии d от центра.
Тогда одна катушка находится на расстоянии R/2 +d от точки Q.
Магнитное поле в точке Q задается как:

Также другая катушка находится на расстоянии R/2 – d от точки Q.
Магнитное поле этой катушки определяется как:

Полное магнитное поле,


Таким образом, доказано, что поле на оси вокруг средней точки между катушками однородно.


Q17: Тор имеет сердечник (неферромагнитный) с внутренним радиусом 25 см и внешним радиусом 26 см, вокруг которого намотано 3500 витков провода. Если сила тока в проводе 11 А, каково магнитное поле: а) вне тороида, б) внутри сердечника тороида и в) в пустом пространстве, окруженном тороидом.
Ответ:
Внутренний радиус тороида, r 1 = 25 см = 0,25 м
Внешний радиус тороида, r 2 = 26 см = 0,26 м
Число витков на катушке, N = 3500
Ток в катушке, I = 11 А
(а) Магнитное поле вне тороида равно нулю. Он отличен от нуля только внутри сердечника тороида.
(b) Магнитное поле внутри сердечника тороида определяется соотношением
B =
Где
μ 0 = проницаемость свободного пространства =
l = длина тороида

(c) Магнитное поле в пустом пространстве, окруженном тороидом, равно нулю.


Q18 :Ответьте на следующие вопросы:
(a) Магнитное поле, величина которого меняется от точки к точке, но имеет постоянное направление (с востока на запад), установлено в камере. Заряженная частица входит в камеру и движется без отклонения по прямой траектории с постоянной скоростью. Что можно сказать о начальной скорости частицы?
(b) Заряженная частица попадает в среду сильного и неоднородного магнитного поля, меняющегося от точки к точке как по величине, так и по направлению, и выходит из нее по сложной траектории.Будет ли его конечная скорость равна начальной скорости, если он не будет сталкиваться с окружающей средой?
(c) Электрон, движущийся с запада на восток, входит в камеру с однородным электростатическим полем в направлении с севера на юг. Укажите направление, в котором должно быть создано однородное магнитное поле, чтобы предотвратить отклонение электрона от его прямолинейного пути.
Ответ:
(a) Начальная скорость частицы параллельна или антипараллельна магнитному полю.Следовательно, он движется по прямому пути, не испытывая никаких отклонений в поле.
(б) Да, конечная скорость заряженной частицы будет равна ее начальной скорости. Это связано с тем, что магнитная сила может изменить направление скорости, но не ее величину.
(c) Электрон, движущийся с запада на восток, входит в камеру с однородным электростатическим полем в направлении север-юг. Этот движущийся электрон может оставаться неотклоненным, если действующая на него электрическая сила равна и противоположна магнитному полю.Магнитная сила направлена ​​на юг. Согласно правилу левой руки Флеминга магнитное поле должно прикладываться вертикально вниз.


Q19 : Электрон, эмитированный нагретым катодом и ускоренный разностью потенциалов 2,0 кВ, входит в область с однородным магнитным полем 0,15 Тл. Определите траекторию электрона, если поле (а) поперечно его начальному скорость, (b) составляет угол 30º с начальной скоростью.
Ответ:
Напряженность магнитного поля, B = 0.15 Тл
Заряд электрона, e = 1,6 × 10 – 19 C
Масса электрона, m = 9,1 × 10 – 31 кг
Разность потенциалов, В = 2,0 кВ = 2 × 10 3 В
Таким образом, кинетическая энергия электрона = эВ

Где,
v = скорость электрона
(а) Магнитная сила, действующая на электрон, обеспечивает необходимую центростремительную силу электрона. Следовательно, электрон движется по окружности радиусом r.
Магнитная сила, действующая на электрон, определяется соотношением радиус 1.0 мм по нормали к магнитному полю.
(b) Когда поле образует угол θ 30° с начальной скоростью, начальная скорость будет
v 1 = v sinθ
Из уравнения (2) мы можем записать выражение для нового радиуса как :

Следовательно, электрон имеет винтовую траекторию радиусом 0,5 мм вдоль направления магнитного поля.


Q20 : Магнитное поле, созданное с помощью катушек Гельмгольца (описанных в упражнении 4.16), однородно в небольшой области и имеет величину 0.75 Тл. В этой же области поддерживается однородное электростатическое поле в направлении, нормальном к общей оси катушек. Узкий пучок (одного вида) заряженных частиц, ускоренных до 15 кВ, входит в эту область в направлении, перпендикулярном как оси катушек, так и электростатическому полю. Если луч остается неотклоненным, когда электростатическое поле составляет 9,0 x 10-5 В·м -1 , сделайте простое предположение о том, что содержит луч. Почему ответ не уникален?
Ответ:
Магнитное поле, B = 0.75 Тл
Ускоряющее напряжение, В = 15 кВ = 15 × 10 3 В
Электростатическое поле, E = 9 × 10 5 В m – 1
Масса электрона = m
Заряд электрона = e
Скорость электрона = v
Кинетическая энергия электрона = эВ


Поскольку частица не отклоняется ни электрическими, ни магнитными полями, мы можем заключить, что электрическое поле уравновешивает магнитное поле.

Подставляя уравнение (2) в уравнение (1), получаем

Это значение удельного заряда e/m равно значению ионов дейтрона или дейтерия.Это не уникальный ответ. Другие возможные ответы: He ++, Li ++ и т. д.

.

Q21: Прямой горизонтальный проводящий стержень длиной 0,45 м и массой 60 г подвешен на двух вертикальных тросах за концы. В стержне по проводам установлен ток силой 5,0 А.
а) Какое магнитное поле нужно создать перпендикулярно проводнику, чтобы напряжение в проводах было равно нулю?
(b) Каково будет общее напряжение в проводах, если направление тока изменить на противоположное, сохраняя магнитное поле прежним? (Не обращайте внимания на массу проводов.) g = 9,8 м с -2 .
Ответ:
Длина стержня, l = 0,45 м
Масса, подвешенная на тросах, m = 60 г = 60 × 10 – 3 кг
Ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с 2
Ток в стержне, протекающий по проводу, I = 5 А
(a) Магнитное поле (B) равно и противоположно весу провода, т.е. длина проводника должна быть установлена ​​таким образом, чтобы получить нулевое напряжение в проводе.Магнитное поле должно быть таким, чтобы правило левой руки Флеминга давало направленную вверх магнитную силу.
(b) Если направление тока изменено, то сила магнитного поля и веса провода действует вертикально вниз.
∴Общее натяжение проволоки = BIl + мг


Q22 :Провода, соединяющие автомобильный аккумулятор с пусковым двигателем, пропускают ток 300 А (на короткое время). Какова сила на единицу длины между проводами, если их длина 70 см и 1.5 см друг от друга? Сила притягивает или отталкивает?
Ответ:
Ток в обоих проводах, I = 300 А
Расстояние между проводами, r = 1,5 см = 0,015 м
Длина двух проводов, l = 70 см = 0,7 м
Сила между двумя проводами равна определяется соотношением,

Где,
μ 0 = проницаемость свободного пространства =

Поскольку направление тока в проводах противоположно, между ними существует сила отталкивания.


Q23 : Однородное магнитное поле 1.5 T существует в цилиндрической области радиусом 10,0 см, направление которой параллельно оси с востока на запад. Через эту область проходит провод с током 7,0 А в направлении с севера на юг. Какова величина и направление силы, действующей на проволоку, если
(а) проволока пересекает ось
(б) проволока повернута с севера на северо-восток-северо-запад,
(в) провод в направлении ю.ш. опущен от оси на расстояние 6.0 см?
Ответ:
Напряженность магнитного поля, B = 1,5 Тл
Радиус цилиндрической области, r = 10 см = 0,1 м
Ток в проводе, проходящем через цилиндрическую область, I = 7 А
(a) Если проволока пересекает ось, то длина проволоки равна диаметру цилиндрической области.
Таким образом, l = 2r = 0,2 м
Угол между магнитным полем и током, θ = 90°
Магнитная сила, действующая на провод, определяется соотношением,
F = BIl sin θ
= 1.5 × 7 × 0,2 × sin 90°
= 2,1 Н
Следовательно, сила 2,1 Н действует на провод в вертикальном направлении вниз
(б) Новая длина провода после поворота его в направлении северо-восток-северо-запад можно задать как: :

Угол между магнитным полем и током, θ = 45°
Сила, действующая на провод,
F = BIl1 sin θ

Следовательно, сила 2,1 Н действует вертикально вниз на провод. Это не зависит от угла θ, потому что l sin θ фиксировано.
(в) Проволока опущена от оси на расстояние, d = 6.0 см
Предположим, что проволока проходит перпендикулярно оси цилиндрического магнитного поля, тогда опускание на 6 см означает смещение проволоки на 6 см от исходного положения к концу площади поперечного сечения.

Таким образом, длина провода в магнитном поле будет 16 см, так как AB= L =2x =16 см
Теперь сила
F = iLB sin90°, так как провод будет перпендикулярен магнитному полю.
F= 7 × 0,16 × 1,5 = 1,68 N
Направление задается правилом правой завитки или правилом винта i.е. вертикально вниз.


Q24 :Вдоль положительного направления z устанавливается однородное магнитное поле 3000 Гс. По прямоугольной петле со сторонами 10 см и 5 см протекает ток силой 12 А. Каков крутящий момент на петле в различных случаях, показанных на рис. 4.28? Какова сила в каждом случае? Какой случай соответствует устойчивому равновесию?

Ответ:
Напряженность магнитного поля, B = 3000 Гс = 3000 × 10 -4 Т = 0,3 Тл
Длина прямоугольного контура, l = 10 см
Ширина прямоугольного контура, b = 5 см
Площадь контура,
A = l × b = 10 × 5 = 50 см 2 = 50 × 10 – 4 м 2
Ток в контуре, I = 12 А
Теперь поверните против часовой стрелки направление тока как положительное и наоборот:
(a) Крутящий момент,
Из данного рисунка видно, что A перпендикулярен плоскости yz, а B направлен вдоль оси z.

Крутящий момент составляет 1,8 x 10 -2 Н·м в отрицательном направлении Y. Сила, действующая на петлю, равна нулю, потому что угол между А и В равен нулю.
(b) Этот случай аналогичен случаю (a). Следовательно, ответ тот же, что и в (а).
(c) Крутящий момент 
Из приведенного рисунка видно, что A перпендикулярна плоскости x-z, а B направлена ​​вдоль оси z.

Крутящий момент составляет 1,8 x 10 -2 Н·м в отрицательном направлении x, а сила равна нулю.
(d) Величина крутящего момента определяется как:

Крутящий момент равен 1,8 x 10 -2 Н·м под углом 240° с положительным направлением x. Сила равна нулю.
(e) Момент затяжки 


Следовательно, крутящий момент равен нулю. Сила также равна нулю.
(f) Крутящий момент 

Следовательно, крутящий момент равен нулю. Сила также равна нулю.
В случае (e) направления  и  одинаковы, а угол между ними равен нулю. При смещении они возвращаются к равновесию.Следовательно, его равновесие устойчиво.
Принимая во внимание, что в случае (f) направление  и  противоположно. Угол между ними равен 180°. Если его потревожить, он не возвращается в исходное положение. Следовательно, его равновесие неустойчиво.


Q25 : Круглая катушка из 20 витков и радиусом 10 см помещена в однородное магнитное поле с напряженностью 0,10 Тл, перпендикулярное плоскости катушки. Если ток в катушке равен 5,0 А, чему равен
(a) общий крутящий момент на катушке,
(b) общая сила на катушке,
(c) средняя сила, действующая на каждый электрон в катушки из-за магнитного поля?
(Катушка изготовлена ​​из медного провода площадью поперечного сечения 10 -5 м 2 , а плотность свободных электронов в меди составляет около 1029 м -3 .)
Ответ:
Число витков на круглой катушке, n = 20
Радиус катушки, r = 10 см = 0,1 м
Напряженность магнитного поля, B = 0,10 Тл
Ток в катушке, I = 5,0 A
(a) Суммарный крутящий момент на катушке равен нулю, поскольку поле однородно.
(б) Суммарная сила, действующая на катушку, равна нулю, поскольку поле однородно.
(c) Площадь поперечного сечения медной катушки, A = 10 -5 м 2
Количество свободных электронов на кубический метр в меди, N = 10 29 3
Зарядка электрон, е = 1.6 × 10 -19 C
Магнитная сила, F = Bev d
Где,
v d = дрейфовая скорость электронов

Следовательно, средняя сила, действующая на каждый электрон, равна 5 x 10 -25 Н 9153


Q26 :Соленоид длиной 60 см и радиусом 4,0 см имеет 3 слоя обмоток по 300 витков в каждом. Проволока длиной 2,0 см и массой 2,5 г лежит внутри соленоида (около его центра) перпендикулярно его оси; и провод, и ось соленоида находятся в горизонтальной плоскости.Провод подключен через два провода, параллельных оси соленоида, к внешней батарее, которая обеспечивает ток 6,0 А в проводе. Какое значение тока (при соответствующем направлении циркуляции) в обмотках соленоида может выдержать вес провода? g = 9,8 мс -2
Ответ:
Длина соленоида, L = 60 см = 0,6 м
Радиус соленоида, r = 4,0 см = 0,04 м
Дано, что имеется 3 слоя обмотки по 300 витков каждая.
Общее число витков, n = 3 × 300 = 900
Длина провода, l = 2 см = 0,02 м
Масса провода, m = 2,5 г = 2,5 × 10–3 кг
Ток, протекающий по проводу, i = 6 А
Ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с 2
Магнитное поле, создаваемое внутри соленоида,
Где,
μ 0 = Проницаемость свободного пространства =
I = Ток, протекающий через обмотки соленоида соленоид
Магнитная сила определяется соотношением

Также сила на проводе равна весу провода.

Следовательно, ток, протекающий через соленоид, равен 108 А.


Q27 : Катушка гальванометра имеет сопротивление 12 Ом, и измеритель показывает полное отклонение шкалы при токе 3 мА. Как вы будете преобразовать счетчик в вольтметр диапазона от 0 до 18 В?
Ответ:
Сопротивление катушки гальванометра, G = 12 Ом
Ток, при котором происходит отклонение на полную шкалу, I g = 3 мА = 3 × 10 -3 А
Диапазон вольтметра 0 , который необходимо преобразовать в 18 В.
В = 18 В
Пусть резистор сопротивлением R включен последовательно с гальванометром, чтобы преобразовать его в вольтметр. Это сопротивление определяется как:

Следовательно, последовательно с гальванометром должен быть включен резистор сопротивления.


Q28 : Катушка гальванометра имеет сопротивление 15 Ом, а измеритель показывает полное отклонение шкалы при токе 4 мА. Как преобразовать счетчик в амперметр в диапазоне от 0 до 6 А?
Ответ:
Сопротивление катушки гальванометра, G = 15 Ом
Ток, при котором гальванометр показывает полное отклонение шкалы,
I g = 4 мА = 4 × 10 -3 А
Диапазон измерения амперметра равен 0, который необходимо преобразовать в 6 А.
Ток, I = 6 А
Шунтирующий резистор сопротивлением S должен быть подключен параллельно гальванометру, чтобы преобразовать его в амперметр. Значение S задается как:

Следовательно, шунтирующий резистор 10 Ом должен быть подключен параллельно гальванометру.

Сила

Ампер, сила Лоренца.

За это задание можно получить 1 балл на ЕГЭ в 2020 году

Задание 13 ЕГЭ по физике посвящено всем процессам, в которых участвуют электрические и магнитные поля.Это один из самых обширных вопросов по количеству освещаемых учебных тем. Так, школьнику может встретиться тема «Закон Кулона, напряженность и потенциальное электрическое поле», и он найдет разность потенциалов между точками поля, силу взаимодействия между телами или напряжение, приложенное к концам проводника. .

Тема задания 13 ЕГЭ по физике также может касаться магнитного потока и подразумевать вычисление модуля вектора индукции магнитного поля или его направления.Часть вопросов посвящена расчету силы Ампера и силы Лоренца.

Задание №13 ЕГЭ по физике подразумевает краткий ответ на ваш вопрос. При этом часть вариантов требует записи числового значения значения (с округлением до нужных дробей, если ответ десятичный), а в части учащемуся предстоит выбрать из четырех предложенных ответов тот, который он считает правильным. Поскольку время на прохождение всего теста ограничено определенным количеством минут, долго останавливаться на тринадцатом вопросе не стоит.Если это вызывает затруднения, то лучше оставить его в самом конце экзаменационного времени.

Прямой проводник длиной 0,2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом к ​​вектору индукции. Каков модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля при силе тока в нем 2 А? (Ответ дайте в ньютонах.)

2. Прямой проводник длиной 0,5 м, по которому протекает ток силой 6 А, находится в однородном магнитном поле.Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом к вектору В . С какой силой на проводник действует магнитное поле? (Ответ дайте в ньютонах.)

3. При силе тока в проводнике 20 А на отрезок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле действует сила Ампера 12 Н. Вектор индукции магнитного поля направлен под углом 37° к проводнику. Определить модуль индукции магнитного поля.Выразите ответ в Теслах и округлите до ближайшего целого числа.

4. Дан участок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл при силе тока в проводнике 20 А и направлении вектора индукции магнитного поля под углом к ​​проводнику. Какова сила Ампера, действующая на эту площадь? (Ответ дайте в ньютонах.)

5. Проводник с током длиной 2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией Причем направление магнитного поля составляет 30° с направлением тока.С какой силой магнитное поле действует на проводник? (Ответ дайте в ньютонах.)

6. Два длинных прямых провода, по которым текут постоянные электрические токи, расположены параллельно друг другу. В таблице представлена ​​зависимость модуля силы F магнитного взаимодействия этих проводов от расстояния r между ними.

Чему будет равен модуль силы магнитного взаимодействия между этими проводами, если расстояние между ними сделать равным 6 м, не изменяя силы токов, протекающих в проводах? (Ответ дайте в микронах.)

8. Прямой проводник длиной 50 см движется равномерно поступательно в однородном постоянном магнитном поле, направление которого совпадает с направлением вертикальной оси Y (на рисунке эта ось направлена ​​«к нам»). Скорость проводника направлена ​​перпендикулярно ему и составляет угол 30° с горизонтальной осью X , как показано на рисунке. Разность потенциалов между концами проводника 25 мВ, модуль индукции магнитного поля равен 0.1 Тл. Определить модуль скорости движения этого проводника. (Ответ дайте в метрах в секунду.)

Примечание

9. Прямой проводник длиной 25 см движется равномерно поступательно в однородном постоянном магнитном поле, направление которого совпадает с направлением вертикальной оси Y (на рисунке эта ось направлена ​​«к нам»). Скорость проводника 1 м/с, направление перпендикулярно проводнику и составляет угол 60° с горизонтальной осью X , как показано на рисунке.Разность потенциалов между концами проводника 75 мВ. Определить модуль индукции магнитного поля. (Дайте ответ в Теслах.)

Примечание : вектор скорости лежит в плоскости рисунка.

10.

Как направлена ​​сила Ампера относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя), действующая на проводник 1 со стороны проводника 2 (см. рисунок), если проводники тонкие, длинные, прямые, параллельные друг другу? ( I — сила тока.) Запишите ответ одним словом (с).

Задание №13 ЕГЭ по физике проверяет знания по теме «Электромагнетизм». В задачах этого типа необходимо решать задачи, связанные с электрическим или магнитным полем.

Теория к заданию №13 ЕГЭ по физике

Электрический заряд

Величина, определяющая силу электромагнитного воздействия и связывающая его силу с расстоянием между действующими друг на друга телами, называется электростатическим зарядом, который характеризует способность тела — носителя заряда — создавать вокруг себя электромагнитное поле, а также испытать воздействие внешних полей.

Заряды разных знаков. Международная система считает заряд электрона отрицательным, а притягивающий заряд положительным.

Напряжённость электростатического поля — векторная величина, направленная от положительного заряда к отрицательному. Это силовая характеристика электрического поля.

Закон Ампера

Закон Ампера говорит о взаимодействии токов: в параллельных проводниках токи, текущие в разных направлениях, отталкиваются друг от друга.Если токи направлены в одном направлении, проводники притягиваются.

Разбор типовых вариантов заданий №13 ЕГЭ по физике

Демо-версия 2018 г.

отрицательный заряд -q находится в поле двух фиксированных зарядов: положительного +Q и отрицательного -Q (см. рисунок). Куда направлен относительно картинки (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) ускорение заряда -q в данный момент времени, если на него действуют только заряды +Q И -Q ? Запишите свой ответ словом (словами).

Алгоритм решения:
  1. Разбираем прилагаемый к задаче чертеж.
  2. Делаем вывод о направлении взаимодействия зарядов.
  3. Определить направление ускорения.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Из второго закона Ньютона следует, что направление ускорения физического тела в любом случае совпадает с направлением вектора равнодействующей силы.Следовательно, узнав направление равнодействующей силы, получаем ответ на вопрос задачи.

На рисунке показаны три заряда, причем вверху (1) и внизу (2) заряды разных знаков, а слева одноименный с верхним заряд:

2. Результирующая сила будет равна: 𝐹⃗=𝐹⃗ 1 +𝐹⃗ 2 , где векторы F 1 и F 2 — силы, действующие на заряд q со стороны зарядов 1 и 2 соответственно.

Мы знаем, что заряды одного знака отталкиваются, а заряды противоположного знака притягиваются.Изображаем силы взаимодействия между зарядами:

3. Векторная сумма сил F1 F2 находится по правилу параллелограмма. При этом следует иметь в виду, что величины сил (длины векторов) будут одинаковыми, так как заряды –Q и +Q равны по абсолютной величине. Это означает, что векторы направлены симметрично относительно вертикальной оси, как бы зеркально. А их равнодействующая, следовательно, направлена ​​вертикально вниз, т.е.е. вдоль оси симметрии.

Ответ: вниз

Первый вариант задания (Демидова, №1)

В трех вершинах ромба расположены точечные заряды +q, -2q и +q (q > 0). Куда направлена ​​кулоновская сила F относительно фигуры (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю), действующая на точечный отрицательный заряд -Q, помещенный в центр этого ромба (см. рисунок)? Запишите свой ответ словом (словами).

Алгоритм решения:
  1. Разбираем прилагаемый к задаче чертеж.Определить силы, действующие на заряд –Q .
  2. Представляем силы и находим равнодействующую.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. На рисунке показано, какие заряды имеют одинаковые знаки, а какие разные. Слева и справа от заряда –Q расположены положительные заряды (+q) , которые притягивают заряды -Q, и с одинаковой силой. А вверху находится одноименный заряд с размещенным в центре ромба.Этот заряд отталкивает –Q .

2. Изобразим все силы, действующие на заряд:

Так как модули зарядов +q одинаковы, то силы двух зарядов, расположенных на горизонтальной линии (взаимодействие -Q с +q), равны друг другу, но противоположны по направлению. Это означает, что равнодействующая этих двух сил равна 0. Отсюда следует, что равнодействующая всех сил совпадает с направлением третьей силы — силы взаимодействия -Q и -2q. Это направление вертикально вниз, т.е.е. по вертикали меньшей диагонали ромба.

Ответ: вниз

Второй вариант задания (Демидова, №7)

В вершине равнобедренного треугольника расположены точечные заряды -2q, +q > 0 и -2q (см. рисунок). Куда направлен относительно фигуры (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор напряженности результирующего электростатического поля в точке О пересечения медиан треугольника?

Алгоритм решения:
  1. Считаем прилагаемый рисунок,
  2. Делаем вывод о направлении векторов натяжения, создаваемого каждым зарядом в точке О.
  3. Определяем, куда направлена ​​суперпозиция напряжений.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Треугольник, изображенный на рисунке, равнобедренный. О — точка, равноудаленная от вершин основания, так как это точка пересечения медиан. Равные заряды -2q размещены на вершинах основания.

2. Вектор интенсивности имеет начало у положительного заряда и направлен в сторону отрицательных (красные стрелки):

Так как заряды –2q одинаковы по модулю, модуль векторов E одинаков.Это означает, что их равнодействующая (синяя стрелка) равноудалена от каждого из них, т.е. будет иметь направление вправо по срединной линии, проведенной к основанию, а это и есть направление вправо по горизонтали.

Ответ : справа

Третий вариант задания (Демидова, №25)

Как направлена ​​(вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) сила Ампера, действующая на проводник № 3 со стороны двух других (см. рисунок)? Все проводники прямые, тонкие, длинные, лежат в одной плоскости и параллельны друг другу.Ток I во всех проводниках одинаков. Запишите ответ одним словом (словами). Третий вариант задания (Демидова, №25)

Алгоритм решения:
  1. Разбираем схему направления токов в проводниках.
  2. Ищем направление силы Ампера, действующей на проводник №3.
  3. Аналогично ищем направление силы со стороны 1-го проводника.
  4. Определяем получившееся направление.
  5. Записываем ответ.
Решение:

1. Из закона Ампера следует, что тонкие параллельные проводники с постоянным током, движущимся в одном направлении, притягиваются, а с током, движущимся в противоположном направлении, отталкиваются. Это означает, что провода №2 и №3 притягиваются, а провода №1 и №3 отталкиваются.

2. Поскольку проводники параллельны друг другу и расположены горизонтально, силы притяжения проводников направлены вертикально (т.д., перпендикулярно). При этом сила притяжения проводника №3 к проводнику №2 направлена ​​вертикально вверх (красная стрелка), а сила отталкивания проводника №3 от проводника №1 направлена ​​вертикально вниз (синяя стрелка).

3. Но так как проводник №2 ближе к 3-му, чем №1, то при одинаковых силах тока воздействие со стороны 2-го проводника будет сильнее, т.е. сила притяжения будет больше силы отталкивания. Следовательно, равнодействующая направлена ​​вертикально вверх.

Видеоурок 2: Задачи по закону Ампера

Лекция: Сила Ампера, ее направление и величина

Существенное отличие от электрического поля, где сила взаимодействия зависит только от величины заряда и расстояния между ними, состоит в том, что в магнитном поле действует ряд факторов, а также несколько сил, действующих на проводник с током и частицы в магнитном поле.

Одна из этих сил равна ампер сила .Данная мощность действует на любой проводник, по которому течет ток. Вокруг всех частиц, имеющих направленное движение, действуют силы, вследствие чего на весь проводник действует определенная сила.

Чтобы определить направление этой силы, используйте правило левой руки . :

Проводник мысленно положите на левую руку так, чтобы направление протекающего по нему тока совпадало с направлением четырех пальцев. Линии магнитного поля должны мысленно уходить внутрь ладони.В этом случае направление силы Ампера совпадет с большим пальцем.

Чтобы определить величину силы Ампера, используйте следующую формулу :



Можно сделать вывод, что сила зависит не только от величины магнитной индукции и тока, но и от размеров и расположения проводника относительно линий магнитного поля.

Пара проводников с током

Следует отметить, что проводники, по которым протекает ток, действуют как магниты.Поэтому логично было бы предположить, что два таких проводника будут каким-то образом взаимодействовать:

Если ток течет по проводникам в одну сторону, то проводники притягиваются, если в разные стороны, то отталкиваются.


Электрическая цепь, состоящая из четырех прямых горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, расположена в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого В равен направлена ​​вертикально вниз (см. рисунок, вид сверху).Куда направлена ​​сила Ампера на проводнике 1-2?

электрическая цепь, состоящая из четырех прямых горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, направленном вертикально вниз (см. рисунок, вид сверху). Как направлена ​​относительно картины (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) сила Ампера, вызванная этим полем, действующая на проводник 2-3? Запишите свой ответ словом (словами).

Прямой проводник длиной l = 0,1 м, по которому протекает ток I = 2 А, расположен в однородном магнитном поле под углом 90° к вектору В. Чему равен модуль магнитного поля индукция В, если сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, равна 0,2 Н?

4. В однородном магнитном поле прямой горизонтальный проводник массой 0,2 кг скользит без трения по вертикальным направляющим, по которым течет ток силой 2 А. Вектор магнитной индукции направлен горизонтально перпендикулярно проводнику (см. рисунок), В = 2 Тл.Какова длина проводника, если известно, что ускорение проводника направлено вниз и равно 2 м/с2?

Прямой проводник, по которому протекает ток силой 3 А, расположен в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,4 Тл под углом 30° к вектору В. Модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитное поле 0,3 Н. Какова длина проводника?

Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0.085 т при скорости 4,6 107 м/с, направленные перпендикулярно линиям индукции поля. Определить радиус окружности, по которой движется электрон.

Электрон движется в однородном магнитном поле в вакууме перпендикулярно линиям индукции по окружности радиусом 1 см. Определить скорость электрона, если магнитная индукция поля равна 0,2 Тл.

В заштрихованной области на рисунке действует однородное магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости рисунка, В = 0.1 Тл. Квадратная проволочная рамка сопротивлением R = 10 Ом со стороной l = 10 см перемещается в плоскости фигуры поступательно со скоростью v = 1 м/с. Чему равен индуктивный ток в контуре в состоянии 1?

Магнитный эффект текущих чисел | 12 класс Физика

Формулы

Тип-один:

1. Сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в однородном магнитном поле. (сила Лоренца)

F = B q v sin$\theta $

Где

B = магнитное поле

q = плата

В = скорость заряженной частицы

$\theta $ = угол, образованный $\overrightarrow{B}$ с $\overrightarrow{v}$

В векторной форме;

$\overrightarrow{F}$ = q ($\overrightarrow{v}$× $\overrightarrow{B}$)

я.е. сила перпендикулярна скорости и магнитному полю.

Тип-2:

2. Сила, действующая на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле.

F = BI l sin$\theta $

Где

B = магнитное поле

I = ток

l = длина проводника

$\theta $ = угол, образованный $\overrightarrow{B}$ с $\overrightarrow{l}$

В векторной форме;

$\overrightarrow{F}$ = I ($\overrightarrow{l}$ × $\overrightarrow{B}$)

я.е. сила перпендикулярна скорости и магнитному полю.

Тип-3:

3. Когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует сила (F = BI l sin θ), и вес проводника действует вертикально вниз. Если расположение таково, что магнитная сила действует вертикально вверх и если вертикально восходящая сила равна вертикально направленной вниз силе, состояние известно как самоподдерживающееся или равновесное .

Для самонесущих

ИЛИ

Для равновесия

ИЛИ

Для нулевого натяжения струны/пружины.

Магнитная сила = Вес

F B = мг

BI l sin$\theta $ = мг

Тип-4:

4. Закон Биота и Савара:

Закон Био и Савара используется для определения величины магнитного поля, создаваемого проводником с током любой формы и размера.{2}}} \справа]$

5. Круговой закон Ампера:  

Закон Ампера о цепях гласит, что «линейный интеграл магнитного поля в замкнутом контуре равен ${{\mu }_{o}}$, умноженному на полный ток, заключенный в этом контуре».

т. е. $\oint{\overrightarrow{B}}.\overrightarrow{dl}$ =  ${{\mu }_{o}}I$

Контурный закон Ампера используется для нахождения магнитного поля из-за проводника с током.

, т. е. цель циркулярного закона Ампера та же, что и у законов Био и Савара.

6. Применение законов Био и Савара и окружного закона Ампера:

(i) Магнитное поле в центре круглой катушки с током

B = $\frac{{{\mu }_{o}}I}{2a}$

Где, ${{\mu }_{o}}$ = Магнитная проницаемость свободного пространства,

${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 TmA –1 

I = ток

а = радиус (г)

Для N – витков, B= $\frac{{{\mu }_{o}}NI}{2a}$

Направление магнитного поля вдоль оси круглой катушки.{3/2}}}$

(iii) Магнитное поле от прямого проводника с током:

Или, B = $\frac{{{\mu}_{o}}I}{4\pi a}$(sin${{\phi}_{1}}$ + sin${{\phi} _{2}}$)

Приведенный выше результат дает магнитное поле из-за прямого проводника конечной длины с током. Если проводник бесконечно длинный, то ${{\phi}_{1}}$= ${{\phi}_{2}}$= $\frac{\pi}{2}$, тогда

 B = $\frac{{{\mu }_{o}}I}{2\pi a}$

Где,

I = ток

${{\mu }_{o}}$= Магнитная проницаемость свободного пространства,

${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 TmA –1 

a = перпендикулярное расстояние (кратчайшее расстояние) между проводником и точкой

(iv) Магнитное поле из-за длинного соленоида с током.

B = ${{\mu }_{o}}$ n I

Где,

${{\mu }_{o}}$ = магнитная проницаемость свободного пространства,

${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 TmA –1 

I = ток

n = количество витков на единицу длины соленоида

(v) Магнитное поле, создаваемое тороидом.

B = ${{\mu }_{o}}$ n I

Где,

${{\mu }_{o}}$ = магнитная проницаемость свободного пространства,

${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 TmA –1 

I = ток

n = количество витков на единицу длины тороида.

7. Сила между параллельными токоведущими проводниками:

(i) Когда ток течет в том же направлении (как ток) 

F 1 = F 2 = $\frac{{{\mu }_{o}}{{I}_{1}}{{I}_{2}}}{2\pi a} $

Эта сила имеет притягательную природу.

(ii) Когда ток течет в противоположном направлении (в отличие от тока)

F 1 = F 2 = $\frac{{{\mu }_{o}}{{I}_{1}}{{I}_{2}}}{2\pi a} $

Эта сила носит отталкивающий характер.

Тип-5:

8. Крутящий момент на прямоугольной катушке, подвешенной в однородном магнитном поле.

$\тау $ = БИНА cos$\тета $

Где,

$\тау $ = Крутящий момент

B = Магнитное поле

I = ток в катушке

Н = количество витков

А = площадь катушки

$\theta $ = угол между магнитным полем и катушкой

9. Гальванометр с подвижной катушкой

В состоянии равновесия,

Отклонение/приложенный крутящий момент = восстанавливающий крутящий момент

${{\tau}_{d}}$  = ${{\tau}_{R}}$

или BINA = C$\theta $

где, $\theta $ = отклонение в гальванометре

C = постоянная кручения

(i) Чувствительность по току

Определяется как отклонение на единицу тока.

У нас есть,

C. $\тета $ = БИНА

$\frac{\theta}{I}$  = $\frac{BNA}{C}$

$\these $ текущая чувствительность, S I   = $\frac{BNA}{C}$

(ii) Чувствительность к напряжению

Определяется как отклонение на единицу разности потенциалов.

У нас есть,

C.$\тета $ = БИНА

$\frac{\theta}{I}$  = $\frac{BNA}{C}$

$\frac{\theta}{IR}$  = $\frac{BNA}{CR}$

$\frac{\theta}{V}$  = $\frac{BNA}{CR}$

$\следовательно $ Чувствительность к напряжению, S В = $\frac{BNA}{CR}$

Тип-6:

10.Эффект Холла

(i) Напряжение Холла,

V = $\frac{{{B}_{Z}}{{I}_{X}}}{net}$ [или просто V = $\frac{BI}{net }$]

Где,

В Г = напряжение Холла

B Z = Магнитное поле (приложенное вдоль оси Z)

I X = Ток (текущий по оси X)

n = количество электронов в единице объема.

t = толщина вдоль магнитного поля.

(ii) Коэффициент Холла

R H = – $\frac{1}{ne}$ является константой и называется коэффициентом Холла.

******************************************************* *******************************************

Тип-один:

1. Сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в однородном магнитном поле. (сила Лоренца)

F = B q v sin$\theta $

Где

B = магнитное поле

q = плата

В = скорость заряженной частицы

$\theta $ = угол, образованный $\overrightarrow{B}$ с $\overrightarrow{v}$

В векторной форме;

$\overrightarrow{F}$ = q ($\overrightarrow{v}$ × $\overrightarrow{B}$)

я.е. сила перпендикулярна скорости и магнитному полю.

Q. № 1. серебряный провод имеет 1 × 10 30 Бесплатные электроны на кубический метр, поперечное сечение площадью 2 мм 2 и по нему течет ток 5 А. Рассчитайте силу, действующую на каждый электрон, если провод теперь помещен в магнитное поле с плотностью потока 0.15 Т, который перпендикулярен проводу.

Решение:

Здесь,

Количество свободных электронов в единице объема, n = 1×10 30 m –3

Площадь поперечного сечения, А = 2 мм 2 = 2×10 –6 м 2

Ток, I = 5 А

Сила, F = ?

Магнитное поле, В = 0,15 Тл

Угол между магнитным полем и скоростью, $\theta $= 90 o

У нас есть,

F = B q v sin$\theta $ ……(i)

Также

Ток, I = venA

Или v = $\frac{I}{enA}$

Из уравнения (i)

  F = B q $\frac{I}{enA}$ sin$\theta $  [Здесь $\theta $ = 90 o и q = e]

Или F = Be $\frac{I}{enA}$ × 1

Или F = 0.{-6}}}$

$\следовательно $ F = 3,75×10 –25 Н

Q. № 2. 29 919 Бесплатные электроны на кубический метр, поперечное сечение площадью 2 мм 2 и пропускает ток 5А. Вычислите силу, действующую на каждый электрон, если провод теперь помещен в магнитное поле с плотностью потока 0.15Т перпендикулярно проводу.

Решение:

Здесь,

Количество свободных электронов в единице объема, n = 1×10 29 m –3

Площадь поперечного сечения, А = 2 мм 2 = 2×10 –6 м 2

Ток, I = 5 А

Сила = ?

Магнитное поле, В = 0,15 Тл

Угол между магнитным полем и скоростью, $\theta $ = 90 o

У нас есть,

F = B q v sin$\theta $ ……(i)

Также

Ток, I = venA

Или v = $\frac{I}{enA}$

Из уравнения (i)

F = B q $\frac{I}{enA}$ sin$\theta $  [Здесь $\theta $ = 90 o и q = e]

Или F = Be $\frac{I}{enA}$ × 1

Или F = 0.{-6}}}$

$\следовательно $ F = 3,75×10 –24 Н

Q.No. 3.

2

2 1 × 10 29 Бесплатные электроны на кубический счетчик и поперечное сечение площадь 2 мм 2 течет ток силой 6 А. Рассчитайте силу, действующую на каждый электрон, если провод теперь помещен в однородное магнитное поле с плотностью потока 0.1 Т перпендикулярно.

Решение:

Здесь,

Количество свободных электронов в единице объема, n = 1×10 29 m –3

Площадь поперечного сечения, А = 2 мм 2 = 2×10 –6 м 2

Ток, I = 6 А

Сила = ?

Магнитное поле, В = 0,1 Тл

Угол между магнитным полем и скоростью, $\theta $ = 90 o

У нас есть,

F = B q v sin$\theta $ ……(i)

Также

Ток, I = venA

Или v = $\frac{I}{enA}$

Из уравнения (i)

F = B q $\frac{I}{enA}$ sin$\theta $  [Здесь $\theta $ = 90 o и q = e]

Или F = Be $\frac{I}{enA}$ × 1

Или F = 0.{-6}}}$

$\следовательно $ F = 3×10 –24 Н 

В. 4. Электрон с К.Э 10 эВ движется по круговой орбите радиусом 11 см в плоскости под прямым углом к ​​однородному магнитному полю. Определить значение плотности потока. [Масса электрона = 9.1 × 10

2

-31 -31
кг, E = 1,6 × 10 -19 C]

Решение:

Здесь,

К.{-31}}}}$ мс –1

Радиус, r = 11 см = 11×10 –2 м

Угол между магнитным полем и скоростью, $\theta $ = 90 o  

Магнитное поле, В = ?

Масса электрона = 9,1×10 –31 кг

Заряд электрона, e = 1,6×10 –19 Кл

Когда заряженная частица движется по круговой орбите в магнитном поле, возникает магнитная сила (сила Лоренца)

обеспечивает необходимую центростремительную силу.{-31}}}}$

$\следовательно $ B = 9,696 T

Тип-2:

2. Сила, действующая на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле.

F = BI l sin$\theta $

Где

B = магнитное поле

I = ток

l = длина проводника

$\theta $ = угол, образованный $\overrightarrow{B}$ с $\overrightarrow{l}$

В векторной форме;

$\overrightarrow{F}$ = I ($\overrightarrow{l}$ × $\overrightarrow{B}$)

я.е. сила перпендикулярна скорости и магнитному полю.

Q. 5. Длинный провод, по которому течет ток 10 А, расположен перпендикулярно магнитному полю с плотностью потока 5 Тл. Вычислите силу, действующую на 2 м проволоки.

Решение:

Вот,

Ток, I = 10 А

Угол между магнитным полем и длиной, $\theta $ = 90 o

Магнитное поле, В = 5 Тл

Сила, F = ?

Длина провода, l = 2 м

У нас есть,

F = BI l sin$\theta $

Или, F = 5×10×2×1

Или, F= 100 Н

В.6.

2

2 Прямой проводник длины 5 см несет ток 1.5 A. Проводник испытывает магнитную силу 4,5 × 10 -3 -3 N, когда это помещают в магнитное поле 0,9 Тл. Под каким углом проводник образует магнитное поле?

Решение:

Вот,

Длина проводника, l = 5 см = 5×10 –2 м

Ток, I = 1.{-2}}} \справа)$

$\следовательно $$\тета $ = 3,82 o

Q.No. 7. Провод с током 10 А и длиной 2 м помещен в поле с индукцией 0,34 Тл. Какова сила, действующая на провод, если его поместить под поле?

Решение:

Вот,

Ток, I = 10 А

Длина провода, l = 2 м

Магнитное поле, B = 0.34 Т

Сила, F = ?

Угол между магнитным полем и длиной, $\theta $ = 60 o

У нас есть,

F = BI l sin$\theta $

Или, F = 0,34×10×2× sin60 o

$\следовательно $ F = 5,9 Н

Тип-3:

3. Когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует сила (F = BI l sin$\theta $), и вес проводника действует вертикально вниз.Если расположение таково, что магнитная сила действует вертикально вверх и если вертикально восходящая сила равна вертикально направленной вниз силе, состояние известно как самоподдерживающееся или равновесное .

Для самонесущих

ИЛИ

Для равновесия

ИЛИ

Для нулевого натяжения струны/пружины.

Магнитная сила = Вес

F B = мг

BI l sin$\theta $ = мг

В.8. Проволока длиной 60 см и массой 10 г подвешена горизонтально в поперечном магнитном поле с плотностью потока 0,4 Тл через две пружины на двух концах. Рассчитайте силу тока, необходимого для прохождения по проводу, чтобы пружины не натягивались.

Решение:

Вот,

Длина провода, l = 0,6 м

Масса проволоки, м = 10 г = 10×10 –3 кг

Угол между магнитным полем и длиной, $\theta $ = 90 o

Магнитное поле, B = 0.{-3}}\times 10}{0,4\times 0,6}$ 

$\следовательно $ I = 0,416 А

В. 9. Горизонтальный прямой провод массой 0,12 г и длиной 10 см расположен перпендикулярно однородному горизонтальному магнитному полю с плотностью потока 0,6 Тл. Если сопротивление на единицу длины провода равно 3,8$\Омега·м -1 , рассчитайте разность потенциалов, которую нужно приложить между концами провода, чтобы он стал самостоятельным. поддержка.

Решение:

Вот,

Масса проволоки, м = 0,12 г = 0,12×10 –3 кг

Длина провода, l = 0,1 м

Угол между магнитным полем и длиной, $\theta $ = 90 o

Магнитное поле, B = 0,6 Тл

Сопротивление на единицу длины, R/ л = 3,8 $\Омега $м –1

Разность потенциалов, В = ?

У нас есть,

Для самонесущих,

Магнитная сила = Вес

F B = мг

BI l sin$\theta $ = мг

Или I = $\frac{mg}{Bl}$ 

Сейчас,

В = ИК

Или V = $\frac{mg}{Bl}$×R

Или V = $\frac{mg}{B}$×$\frac{R}{l}$

Или V = $\frac{0.{-3}}\times 10}{0,6}$× 3,8

$\следовательно $ V = 0,0076 V

Q. 10. горизонтальный прямой провод 5 см длиной весом 1.2 GM -1 расположен перпендикулярно однородное горизонтальное магнитное поле плотности потока 0,6 Тл. Если сопротивление на единицу длины провода равно 3,8 Ом.д. это должно быть применено между концами провода, чтобы сделать его просто самонесущим.

Решение:

Здесь,

Длина проволоки, l = 5 см = 5×10 –2 м 

Масса единицы длины, $\frac{m}{l}$ = 1,2 г·м –1   = 1,2×10 –3 кг·м –1   

$\следовательно $ Суммарная масса проволоки, м = $\frac{m}{l}$× l  

$\следовательно $ m = 1,2×10 –3 ×5×10 –2 = 6×10 –5 кг

Угол между магнитным полем и длиной, $\theta $ = 90 o

Магнитное поле, B = 0.{2}}} \right]$

Круговой закон Ампера:  

Закон Ампера о цепях гласит, что «линейный интеграл магнитного поля в замкнутом контуре равен ${{\mu }_{o}}$, умноженному на полный ток, заключенный в этом контуре».

т. е. $\oint{\overrightarrow{B}}.\overrightarrow{dl}$ =  ${{\mu }_{o}}I$

Контурный закон Ампера используется для нахождения магнитных полей, возникающих в проводнике с током.

, т. е. цель циркулярного закона Ампера та же, что и у законов Био и Савара.

Применение закона Био и Савара и закона Ампера:

(i) Магнитное поле в центре круглой катушки с током

B = $\frac{{{\mu }_{o}}I}{2a}$

Где, ${{\mu }_{o}}$ = Магнитная проницаемость свободного пространства,

${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 TmA –1 

I = ток

а = радиус (г)

Для N – витков, B= $\frac{{{\mu }_{o}}NI}{2a}$

Направление магнитного поля вдоль оси круглой катушки.

В. 12. Медная проволока длиной 28 м намотана на плоскую круглую катушку диаметром 8,0 см. Если через катушку протекает ток 4,50 А, какова магнитная индукция в центре?

Решение:

Вот,

Длина троса, l = 28 м

Диаметр витка, d = 8см

Радиус витка, r = 4×10 –2 м

Ток, I = 10 А

Магнитное поле, В =?

Мы знаем,

Общая длина провода, l = №витков (N) × длина окружности (C)

N = $\frac{l}{2\pi r}$…..(i)

Сейчас,

Магнитное поле в центре круглой катушки с током равно

B = $\frac{{{\mu }_{o}}NI}{2r}$ [здесь, радиус, a = r]

Из уравнения (i),

B = $\frac{{{\mu }_{o}}I}{2r}$× $\frac{l}{2\pi r}$        [Здесь, ${{\mu }_{o} }$ = 4$\pi $×10 –7 TmA –1 ]

B = $\frac{4\pi \times 10-7\times 4.5}{2\times 4\times 10-2}$× $\frac{28}{2\pi \times 4\times {{10 }^{-2}}}$

В = 7.875×10 –3   Т.

1. Провод длиной 62,8 м, по которому течет ток 10 А, согнут в круглую катушку радиусом 10 см. Вычислите магнитное поле в центре.

Решение:

Длина провода, l = 62,8 м

Ток, I = 10 А

Радиус катушки, r = 10 см = 0,1 м

Магнитное поле, В = ?

Мы знаем,

Общая длина провода, l = количество витков (N) × длина окружности (C)

N = $\frac{l}{2\pi r}=\frac{62.{-5}}\,$T.

Q. 13. Альфа-частица совершает полный оборот по окружности радиусом 1,0 м за 2,0 сек. Рассчитайте значение индукции магнитного поля в центре окружности. (${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 Hm –5

0

)

Решение:

Вот,

Радиус кругового пути, r = 1 м

Период времени, T = 2 с

Магнитное поле, В = ?

${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 Hm –1

Для альфа-частицы заряд, q = +2e

Сейчас,

Магнитное поле в центре кругового тока

B = $\frac{{{\mu }_{o}}I}{2r}$ [здесь, радиус, a = r]

Или, B = $\frac{{{\mu }_{o}}}{2r}$× $\frac{2e}{T}$ [$\потому что $Current, I = $\frac{q} {t}$= $\frac{2e}{T}$ ]

Или B = $\frac{4\pi \times {{10}^{-7}}}{2\times 1}$×$\frac{2\times 1.{2}}}$

Или x = $\sqrt{3\times {{0.{2}}}$

Или, х = 1,039 м

3. Магнитное поле из-за длинного соленоида с током.

B = ${{\mu }_{o}}$n I

Где, ${{\mu }_{o}}$ = Магнитная проницаемость свободного пространства,

${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 TmA –1 

I = ток

n = количество витков на единицу длины соленоида

т.е. n = $\frac{N}{l}$, N = общее количество витков.

4. Магнитное поле от тороида.

B = ${{\mu }_{o}}$n I

Где, ${{\mu }_{o}}$ = Магнитная проницаемость свободного пространства,

${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 TmA –1 

I = ток

n = количество витков на единицу длины тороида.

т.е. n = $\frac{N}{l}$, N = общее количество витков.

В. 16. Горизонтальный провод длиной 5 см, по которому течет ток 2 А, помещен в середину длинного соленоида под прямым углом к ​​его оси.Соленоид имеет 1000 витков на метр и пропускает постоянный ток I. Вычислите I, если сила на проводе равна 10 –4 Н (${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 Hm –1 )

Решение:

Здесь,

Длина проволоки, l = 5 см = 5×10 –2 м

Ток в проводе, I w = 2 А

Угол между проводом и магнитным полем из-за соленоида, $\theta $ = 90 o

Число витков на единицу длины, n = 1000 м –1

Ток через соленоид, I с = ?

Сила, действующая на проволоку, F w = 10 –4 Н

${{\mu }_{o}}$ = 4$\pi $×10 –7 Hm –1

У нас есть,

F w = B s I w l w sin$\theta $………(i)

Кроме того, магнитное поле из-за соленоида, B с = ${{\mu }_{o}}$n I с

Из уравнения (i),

F w = ${{\mu }_{o}}$n I s × I w l w sin$\theta $

I s = $\frac{{{F}_{w}}}{{{\mu }_{o}}n{{I}_{w}}{{l}_{w}} sin{{90}^{o}}}$  

I s = $\frac{{{10}^{-4}}}{4\pi \times {{10}^{-7}}\times 1000\times 2\times 5\times {{ 10}^{-2}}\times 1}$ = 0.796 А

5. Магнитное поле от прямого проводника с током:

  B = $\frac{{{\mu }_{o}}I}{2\pi a}$

6. Сила между параллельными токоведущими проводниками:

(i) Когда ток течет в одном направлении (как ток)

F 1 = F 2 = $\frac{{{\mu }_{o}}{{I}_{1}}{{I}_{2}}}{2\pi a} $

Эта сила имеет притягательную природу.

2. Когда ток течет в противоположном направлении (в отличие от тока)

F 1 = F 2 = $\frac{{{\mu }_{o}}{{I}_{1}}{{I}_{2}}}{2\pi a} $

Эта сила носит отталкивающий характер.

Q.No. 17. Два длинных параллельных проводника пропускают соответственно токи 12 А и 8 А в одном направлении. Если провода отстоят друг от друга на 10 см, найдите, где должен быть расположен третий параллельный провод, по которому также течет ток, чтобы сила, действующая на него, была равна нулю.

Решение:

Здесь,

Ток через проводник A, I 1 = 12 А 

Ток через проводник B, I 2 = 8 А

Расстояние между ними, d = 10 см = 0,1 м

Пусть ток через проводник C = I

Для нулевой силы,

Ф АС = Ф БК

Или $\frac{{{\mu }_{o}}{{I}_{1}}I}{2\pi x}$= $\frac{{{\mu }_{o}} {{I}_{2}}I}{2\pi (0.1-х)}$

Или 12(0,1-х) = 8х

Или 12×0,1–12x = 8x

Или 20x = 12 × 0,1

Или x = $\frac{12\times 0,1}{20}$ 

Или, x = 0,06 м от первого провода.

Тип-5:

8. Крутящий момент на прямоугольной катушке, подвешенной в однородном магнитном поле.

$\тау $ = БИНА cos$\тета $

Где,

$\тау $ = Крутящий момент

B = Магнитное поле

I = ток в катушке

Н = количество витков

А = площадь катушки

$\theta $ = угол между магнитным полем и катушкой

9.Гальванометр с подвижной катушкой

В состоянии равновесия,

Отклонение/приложенный крутящий момент = восстанавливающий крутящий момент

${{\tau}_{d}}$ = ${{\tau}_{R}}$

или BINA = C$\theta $

где, $\theta $ = отклонение в гальванометре

C = постоянная кручения

(i) Чувствительность по току

Определяется как отклонение на единицу тока.

У нас есть,

С.$\тета$ = BINA

$\frac{\theta}{I}$  = $\frac{BNA}{C}$

$\these $ текущая чувствительность, S I   = $\frac{BNA}{C}$

(ii) Чувствительность к напряжению

Определяется как отклонение на единицу разности потенциалов.

У нас есть,

C.$\тета $ = БИНА

$\frac{\theta}{I}$  = $\frac{BNA}{C}$

$\frac{\theta}{IR}$  = $\frac{BNA}{CR}$

$\frac{\theta}{V}$  = $\frac{BNA}{CR}$

$\следовательно $ Чувствительность к напряжению, S В = $\frac{BNA}{CR}$

В.18. Катушка гальванометра с подвижной катушкой имеет 50 витков и сопротивление 10$\Омега$. Его заменяет катушка со 100 витками и сопротивлением 50$\Омега$. Найдите коэффициент, на который изменяются чувствительность по току и напряжению.

Решение:

Здесь,

Корпус-1:

Количество витков, Н 1 = 50 витков

Сопротивление катушки гальванометра, R 1 = 10$\Omega $

Корпус-2:

Количество витков, Н 2 = 100 витков

Сопротивление катушки гальванометра, R 2 = 50$\Omega $

(i) Коэффициент изменения текущей чувствительности, $\frac{{{({{S}_{I}})}_{2}}}{{{({{S}_{I}})} _{1}}}$= ?

(ii) Коэффициент изменения чувствительности к напряжению, $\frac{{{({{S}_{V}})}_{2}}}{{{({{S}_{V}})} _{1}}}$= ?

Для чувствительности по току,

Дело-1:

(S I ) 1 = ${{\left( \frac{\theta}{I} \right)}_{1}}$= $\frac{BI{{N}_{1} }A\,cos\theta }{C}$…… (i)

Дело-2:

(S I ) 2 = ${{\left(\frac{\theta}{I} \right)}_{2}}$= $\frac{BI{{N}_{2} }A\,cos\theta }{C}$…… (ii)

Разделив уравнение (ii) на (i), мы получим

$\frac{{{({{S}_{I}})}_{2}}}{{{({{S}_{I}})}_{1}}}$ = $\ frac{{{N}_{2}}}{{{N}_{1}}}$= $\frac{100}{50}$= 2

Для чувствительности к напряжению,

Дело-1:

(S v ) 1 = ${{\left(\frac{\theta}{V} \right)}_{1}}$= $\frac{BI{{N}_{1} }A\,cos\theta }{C{{R}_{1}}}$…… (iii)

Дело-2:

(S v ) 2 = ${{\left(\frac{\theta}{V} \right)}_{2}}$= $\frac{BIN{}_{2}Acos\ тета {C{{R}_{2}}}$…… (iv)

Разделив уравнение (iv) на (iii), получим

$\frac{{{({{S}_{V}})}_{2}}}{{{({{S}_{V}})}_{1}}}$= $\ frac{{{N}_{2}}}{{{R}_{2}}}$×$\frac{{{R}_{1}}}{{{N}_{1}}}

долларов США

Или $\frac{{{({{S}_{V}})}_{2}}}{{{({{S}_{V}})}_{1}}}$= $\frac{100}{50}$×$\frac{10}{50}$

$\следовательно $  $\frac{{{({{S}_{V}})}_{2}}}{{{({{S}_{V}})}_{1}}} $= $\frac{2}{5}$ 

В.19. Два гальванометра, которые в остальном идентичны, снабжены разными катушками. У одного катушка 50 витков и сопротивление 10$\Омега$, а у другого 500 витков и сопротивление 600$\Омега$. Чему равен коэффициент прогиба при подключении каждого по витку к ячейке с ЭДС 25 В и внутренним сопротивлением 50$\Omega$ ?

Решение:

Здесь,

Дело-1:

Количество витков, Н 1 = 50 витков

Сопротивление катушки гальванометра, R 1 = 10$\Omega $

Дело-2:

Количество витков, Н 2 = 500 витков

Сопротивление катушки гальванометра, R 2 = 600$\Omega $

Коэффициент отклонения, $\frac{{{\theta}_{1}}}{{{\theta}_{2}}}$= ?

ЭДС, E = 25 В

Внутреннее сопротивление ячейки, r = 50$\Omega $

Используя формулу схемы, E = I (R + r)

Кейс-1,

Э = Я 1 1 + г)

Или, I 1 = $\frac{E}{{{R}_{1}}+r}$ 

Или I 1 = $\frac{25}{10+50}$

Или I 1 = $\frac{5}{12}$A

Корпус-2,

Э = Я 2 2 + г)

Или, I 2 = $\frac{E}{{{R}_{2}}+r}$

Или I 2 = $\frac{25}{600+50}$

Или I 2 = $\frac{1}{26}$A

Теперь мы знаем, что

Восстанавливающий крутящий момент = Приложенный (отклоняющий) крутящий момент

Из случая 1, C${{\theta}_{1}}$ = B I 1 N 1 A cos$\theta $ ………..(и)

Из случая 2, C${{\theta}_{2}}$ = B I 2 N 2 A cos$\theta $ ………..(ii)

Разделение уравнения (i) на (ii)

$\frac{{{\theta}_{1}}}{{{\theta}_{2}}}$= $\frac{{{I}_{1}}{{N}_{1 }}}{{{I}_{2}}{{N}_{2}}}$ 

Или   $\frac{{{\theta}_{1}}}{{{\theta}_{2}}}$= $\frac{5}{12}$×26×$\frac{50 {500}$

$\следовательно $   $\frac{{{\theta}_{1}}}{{{\theta}_{2}}}$= $\frac{13}{12}$

Тип-6:

10.Эффект Холла

(i) Напряжение Холла,

V = $\frac{{{B}_{Z}}{{I}_{X}}}{net}$ [или просто V = $\frac{BI}{net }$]

Где,

В Г = напряжение Холла

B Z = Магнитное поле (приложенное вдоль оси Z)

I X = Ток (текущий по оси X)

n = количество электронов в единице объема.

t = толщина вдоль магнитного поля.

(ii) Коэффициент Холла

R H = – $\frac{1}{ne}$ является константой и называется коэффициентом Холла.

В. 20. По плоской серебряной полоске шириной 1,5 см и толщиной 1,5 мм течет ток силой 150 А. Магнитное поле силой 2 Тл приложено перпендикулярно к плоской поверхности полоски. Измеренная ЭДС, развиваемая по ширине полосы, составляет 17,9 $\mu $V. Рассчитайте плотность свободных электронов в серебре.

  Решение:

Здесь,

Ширина, b = 1.5 см = 1,5 × 10 –2 м

Толщина, t = 1,5 мм = 1,5 × 10 –3 м

Ток, I = 150 А

Магнитное поле, В = 2 Тл

Напряжение Холла, В H = 17,9 $\mu $V = 17,9×10 –6 В

Плотность свободных электронов, n = ?

Мы знаем,

Напряжение Холла, В =$\frac{{{B}_{Z}}I{}_{X}}{net}$

Или, n = $\frac{{{B}_{Z}}{{I}_{X}}}{{{V}_{H}}et}$

Или n = $\frac{2\times 150}{17.{-3}}}$

$\следовательно $ Плотность свободных электронов, n = 6,98×10 28 m –3

В. 21. Пластина меди толщиной 2 мм и шириной 1,50 см помещена в однородное магнитное поле с индукцией 0,40 Тл так, что максимум проходит через пластину. При протекании через него тока силой 75 А между краями пластины возникает разность потенциалов 0,81 мкВ. Найдите концентрацию подвижных электронов в меди.

Решение:

Здесь,

Толщина, t = 2 мм = 2×10 –3 м

Ширина, b = 1.{-3}}}$

$\следовательно $ Концентрация подвижных электронов, n = 1,16×10 29 м –3

В. 22. Кусок антимонида индия имеет толщину 2,5 мм и пропускает ток 150 мА. Правильно приложенное магнитное поле с плотностью потока 0,5 Тл создает максимальное напряжение Холла 8,75 мВ между краями среза. Рассчитайте количество свободных носителей заряда на единицу объема, предполагая, что каждый имеет заряд 1,6×10 –19 C.

Решение:

Здесь,

Толщина, t = 2,5 мм = 2,5×10 –3 м

Ток, I = 150 мА = 150 × 10 –3 А

Магнитное поле, B = 0,5 Тл

Напряжение Холла, В H = 8,75 мВ = 8,75×10 –3 В

Количество свободных электронов в единице объема, n = ?  

Заряд электрона, e = 1,6×10 –19 Кл

Мы знаем,

Напряжение Холла, В = $\frac{{{B}_{Z}}I{}_{X}}{net}$

Или, n = $\frac{{{B}_{Z}}{{I}_{X}}}{{{V}_{H}}et}$

Или n = $\frac{0.{-3}}}$

$\следовательно $ Число свободных электронов в единице объема, n = 2,143×10 22 m –3

Читайте также: Магнитный эффект токовых купюр Класс 12

Решения NCERT для класса 12, научная физика, глава 4

Страница № 169:
Вопрос 4.1:

Круглая катушка проволоки состоит из 100 витков, каждый радиусом 8,0 см несет ток 0.40 А. Какова величина магнитного поля B в центр катушки?

Ответ:

Количество витков на круглая катушка, n = 100

Радиус каждого поворота, r = 8,0 см = 0,08 м

Ток, протекающий в катушка, I = 0,4 А

Величина магнитное поле в центре катушки определяется соотношением

Где,

= Проницаемость свободного пространства

= 4π × 10 –7 Т м А –1

Следовательно, величина магнитное поле равно 3.14 × 10 –4 Т.

Страница № 169:
Вопрос 4.2:

А по длинному прямому проводу течет ток силой 35 А. Какова величина месторождения Б по адресу точка в 20 см от провода?

Ответ:

Ток в проводе, I = 35 А

Расстояние точки из проволоки, р = 20 см = 0.2 м

Величина магнитное поле в этой точке определяется как:

Б

Где,

= Проницаемость свободного пространства = 4π × 10 –7 Т м А –1

Следовательно, величина магнитное поле в точке на расстоянии 20 см от провода равно 3,5 · 10 –5 Т.

Страница № 169:
Вопрос 4.3:

Длинный прямой провод в горизонтальная плоскость несет ток силой 50 А с севера на юг направление. Укажите величину и направление B в точке 2,5 м к востоку от провода.

Ответ:

Ток в проводе, I = 50 А

Точка находится на расстоянии 2,5 м с востока от провода.

Величина расстояния точки от провода, r = 2.5 м.

Величина магнитное поле в этой точке определяется соотношением B

Где,

= Проницаемость свободного пространства = 4π × 10 –7 Т м А –1

Точка расположена по нормали к длине провода на расстоянии 2,5 м. Направление ток в проводе направлен вертикально вниз. Следовательно, согласно Правило большого пальца правой руки Максвелла, направление магнитное поле в данной точке направлено вертикально вверх.

Страница № 169:
Вопрос 4.4:

Горизонтальная подвеска По линии электропередач протекает ток силой 90 А в направлении с востока на запад. какой — величина и направление магнитного поля из-за ток на 1,5 м ниже линии?

Ответ:

Ток в силе линия, I = 90 А

Точка расположена ниже линия электропередач на расстоянии, r = 1.5 м

Следовательно, магнитное поле в этот момент задается соотношением

Где,

= Проницаемость свободного пространства = 4π × 10 –7 Т м А –1

Течет ток с востока на запад. Точка находится ниже линии электропередач. Следовательно, Согласно правилу большого пальца правой руки Максвелла, направление магнитное поле направлено на юг.

Страница № 169:
Вопрос 4.5:

Какова величина магнитной силы на единицу длины на проводе с током 8 А и образуя угол 30º с направлением равномерной магнитное поле 0,15 Т?

Ответ:

Ток в проводе, I = 8 А

Величина однородное магнитное поле, Б = 0,15 Тл

Угол между проволокой и магнитное поле θ = 30°.

Магнитная сила на единицу длина провода указана как:

ф = БИ sin θ

= 0,15 × 8 × 1 × sin30°

= 0,6 Н·м –1

Следовательно, магнитное усилие на единицу длины провода 0,6 Н·м –1 .

Страница № 169:
Вопрос 4.6:

Несущая проволока 3,0 см ток силой 10 А подается внутрь соленоида перпендикулярно его ось.Магнитное поле внутри соленоида принимается равным 0,27 Тл. Чему равна магнитная сила, действующая на провод?

Ответ:

Длина троса, л = 3 см = 0,03 м

Ток, протекающий в провод, I = 10 А

Магнитное поле, В = 0,27 Тл

Угол между ток и магнитное поле, θ = 90°

Приложена магнитная сила на проводе дается как:

Ф = BIl sin θ

= 0.27 × 10 × 0,03 sin90°

= 8,1 × 10 –2

Следовательно, магнитное усилие на проволоке 8,1 × 10 –2 Н. направление силы можно определить по левой руке Флеминга правило.

Страница № 169:
Вопрос 4.7:

Два длинных и параллельных прямые провода А и В, несущие токи 8,0 А и 5,0 А в одинакового направления разделены расстоянием 4.0 см. Оценить усилие на отрезке проволоки 10 см A.

Ответ:

Ток, протекающий по проводу А, I А = 8,0 А

Ток, протекающий по проводу B, I B = 5,0 А

Расстояние между два провода, r = 4,0 см = 0,04 м

Длина секции проволока А, l = 10 см = 0,1 м

Сила, действующая на длину l из-за магнитного поля определяется как:

Где,

= Проницаемость свободного пространства = 4π × 10 –7 Т м А –1

Величина силы составляет 2 × 10 –5 Н.Это сила притяжения нормально к А к В, потому что направление токов в провода одинаковые.

Страница № 169:
Вопрос 4.8:

А плотно намотанный соленоид длиной 80 см имеет 5 слоев обмоток по 400 поворачивает каждый. Диаметр соленоида 1,8 см. Если текущий 8,0 А, оцените величину B внутри соленоид около его центра.

Ответ:

Длина соленоида, л = 80 см = 0,8 м

Есть пять слоев обмоток по 400 витков на соленоиде.

Всего число витков на соленоиде, Н = 5 × 400 = 2000

Диаметр соленоид, D = 1,8 см = 0,018 м

Ток, переносимый соленоид, I = 8,0 А

Величина магнитное поле внутри соленоида вблизи его центра определяется выражением связь,

Где,

= Проницаемость свободного пространства = 4π × 10 –7 Т м А –1

Следовательно, величина магнитное поле внутри соленоида вблизи его центра равно 2.512 × 10 –2 Т.

Страница № 169:
Вопрос 4.9:

Квадратная катушка стороны 10 см состоит из 20 витков и несет ток 12 А. Катушка подвешен вертикально, а нормаль к плоскости катушки образует угол 30º с направлением однородного горизонтального магнитного поле магнитудой 0,80 Тл. Чему равна величина вращающего момента испытывает катушка?

Ответ:

Длина стороны квадратная катушка, л = 10 см = 0.1 м

Ток, протекающий в катушка, I = 12 А

Количество витков на катушка, n = 20

Угол, сделанный плоскостью катушки с магнитным полем, θ = 30°

Сила магнитного поля поле, В = 0,80 Тл

Величина магнитный момент, испытываемый катушкой в ​​магнитном поле, равен заданное отношением,

τ = n БИА грех θ

Где,

A = Площадь квадратная катушка

л × л = 0.1 × 0,1 = 0,01 м 2

∴ τ = 20 × 0,8 × 12 × 0,01 × sin30°

= 0,96 Н·м

Следовательно, величина крутящий момент, испытываемый катушкой, равен 0,96 Н·м.

Страница № 169:
Вопрос 4.10:

Два расходомера с подвижной катушкой, M 1 и M 2 , имеют следующие характеристики:

R 1 = 10 Ом, N 1 = 30,

А 1 = 3.6 × 10 –3 м 2 , Б 1 = 0,25 Т

R 2 = 14 Ом, N 2 = 42,

А 2 = 1,8 × 10 –3 м 2 , В 2 = 0,50 Т

(Константы пружин одинаковы для двух счетчиков).

Определить отношение (а) чувствительности к току и (б) чувствительности к напряжению M 2 и M 1 .

Ответ:

Для расходомера с подвижной катушкой M 1 :

Сопротивление, Ом 1 = 10 Ом

Количество витков, Н 1 = 30

Площадь поперечного сечения, А 1 = 3,6 × 10 –3 м 2

Напряженность магнитного поля, В 1 = 0,25 Тл

Жесткость пружины К 1 = К

Для расходомера с подвижной катушкой M 2 :

Сопротивление, Ом 2 = 14 Ом

Количество витков, Н 2 = 42

Площадь поперечного сечения, А 2 = 1.8 × 10 –3 м 2

Напряженность магнитного поля, В 2 = 0,50 Тл

Жесткость пружины, К 2 = К

(a) Токовая чувствительность M 1 определяется как:

А, токовая чувствительность М 2 задается как:

Соотношение

Следовательно, отношение токовой чувствительности M 2 к M 1 равно 1.4.

(b) Чувствительность к напряжению для M 2 определяется как:

А, чувствительность к напряжению для М 1 задается как:

Вс1=N1B1A1K1R1

ОтношениеVs2Vs1=N2B2A2K1R1K2R2N1B1A1

Следовательно, отношение чувствительности по напряжению M 2 к M 1 равно 1.

Страница № 169:
Вопрос 4.11:

В камере униформа магнитное поле 6.5 Гс (1 Г = 10 –4 Тл) равно поддерживается. Электрон вылетает в поле со скоростью 4,8× 10 6 м с –1 по нормали к полю. Объяснять почему путь электрона — окружность. Определить радиус круговая орбита. ( e = 1,6 × 10 –19 C, м e = 9,1×10 –31 кг)

Ответ:

Магнитное поле сила, В = 6.5 G = 6,5 × 10 –4 Т

Скорость электрона, v = 4,8 × 10 6 м/с

Заряд электрона, e = 1,6 × 10 –19 С

Масса электрона, м e = 9,1 × 10 –31 кг

Угол между кадрами электронное и магнитное поле, θ = 90°

Приложена магнитная сила на электрон в магнитном поле определяется как:

F = evB sin θ

Эта сила обеспечивает центростремительная сила на движущийся электрон.Следовательно, электрон начинает движется по круговой траектории радиусом r .

Следовательно, центростремительный сила, действующая на электрон,

В равновесии центростремительная сила, действующая на электрон, равна магнитной сила, т. е.

Следовательно, радиус круговая орбита электрона равна 4,2 см.

Страница № 169:
Вопрос 4.12:

В упражнении 4.11 получить частота обращения электрона по круговой орбите. Зависит ли ответ от скорости электрона? Объяснять.

Ответ:

Магнитное поле прочность, B = 6,5 × 10 −4 T

Заряд электрона, e = 1,6 × 10 −19 С

Масса электрона, м и = 9.1 × 10 −31 кг

Скорость электрон, v = 4,8 × 10 6 м/с

Радиус орбиты, r = 4,2 см = 0,042 м

Частота вращения электрона = ν

Угловая частота электрон = ω = 2π ν

Скорость электрон связан с угловой частотой как:

v =

На круговой орбите, магнитная сила, действующая на электрон, уравновешивается центростремительной сила.Следовательно, мы можем написать:

Это выражение для частота не зависит от скорости электрона.

При замене известные значения в этом выражении, мы получаем частоту как:

Следовательно, частота частота электрона составляет около 18 МГц и не зависит от скорости электрон.

Страница № 169:
Вопрос 4.13:

(a) Круглая катушка из 30 витков и радиусом 8.0 см с ток 6,0 А подвешен вертикально в равномерном горизонтальном магнитное поле величиной 1,0 Тл. Силовые линии составляют угол 60º с нормалью катушки. Рассчитать величину противодействующий крутящий момент, который необходимо приложить, чтобы катушка не превращение.

(б) Изменится ли ваш ответ, если круглая катушка в (а) были заменены плоской катушкой какой-то неправильной формы, которая окружает тот же район? (Все остальные данные также неизменны.)

Ответ:

(a) Количество витков на круглой катушке, n = 30

Радиус бухты, r = 8,0 см = 0,08 м

Район катушки

Текущий ток в катушке, I = 6,0 А

Магнитный напряженность поля, Б = 1 Тл

Угол между силовыми линиями и нормалью к поверхности катушки,

θ = 60°

катушка испытывает вращающий момент в магнитном поле.Следовательно, поворачивается. То противодействующий крутящий момент, приложенный для предотвращения вращения катушки, определяется выражением Соотношение,

τ = n IBA sin θ … ( i )

= 30 × 6 × 1 × 0,0201 × sin60°

= 3,133 Н·м

(b) Из соотношения ( i ) можно сделать вывод, что величина приложенного крутящего момента не зависит от формы катушка. Это зависит от площади катушки.Следовательно, ответ не будет измениться, если круглую катушку в приведенном выше случае заменить плоской катушка неправильной формы, охватывающая ту же площадь.

Страница № 170:
Вопрос 4.14:

Два концентрические круглые катушки X и Y радиусов 16 см и 10 см, соответственно, лежат в одной и той же вертикальной плоскости, содержащей север и южное направление. Катушка X имеет 20 витков и пропускает ток 16 А; Катушка Y имеет 25 витков и пропускает ток 18 А.Смысл ток в X направлен против часовой стрелки, а в Y по часовой стрелке, для наблюдателя глядя на катушки, обращенные на запад. Укажите величину и направление чистое магнитное поле из-за катушек в их центре.

Ответ:

Радиус катушки X, r 1 = 16 см = 0,16 м

Радиус катушки Y, r 2 = 10 см = 0,1 м

Количество включений катушка X, n 1 = 20

Количество включений катушка Y, n 2 = 25

Ток в катушке X, I 1 = 16 А

Ток в катушке Y, I 2 = 18 А

Магнитное поле из-за катушка X в их центре определяется соотношением

Где,

= Проницаемость свободного пространства =

Магнитное поле из-за катушка Y в их центре определяется соотношением

Следовательно, чистая магнитная поле можно получить как:

Страница № 170:
Вопрос 4.15:

А магнитное поле 100 Гс (1 Гс = 10 −4 T), который является однородным в области линейного размера около 10 см и площадью поперечного сечения около 10 −3 м 2 . Максимальная допустимая нагрузка по току данного мотка провода составляет 15 А. и количество витков на единицу длины, которые можно намотать на сердечник не более 1000 витков m −1 . Предложите некоторые подходящие особенности конструкции соленоида для требуемая цель.Предположим, что сердечник не ферромагнитный

Ответ:

Магнитное поле прочность, B = 100 G = 100 × 10 −4 Т

Количество витков на единичная длина, n = 1000 витков м −1

Ток, протекающий в катушка, I = 15 А

Проницаемость свободного пространство, знак равно

Магнитное поле задано по отношению,

Если длина длина катушки 50 см, радиус 4 см, число витков 400, ток 10 А, то эти значения не являются уникальными для данной цели.Там всегда есть возможность каких-то корректировок с ограничениями.

Страница № 170:
Вопрос 4.16:

Для круглая катушка радиусом R и с.ш. витков с током я , величина магнитного поля в точке на его оси в точке расстояние x от его центр задается,

(а) Покажите, что это сводится к известному результату для поля в точке центр катушки.

(б) Учитывать две параллельные соосные круглые катушки одинакового радиуса R , и число витков N , текут равные токи в одном направлении и разделены расстояние R . Покажите, что поле на оси вокруг средней точки между витки равномерны на расстоянии, малом по сравнению с R , и дается,

, примерно.

[Такой устройство для создания почти однородного магнитного поля над небольшой регион известен как Helmholtz катушки .]

Ответ:

Радиус круглой катушки = Р

Количество витков на катушка = Н

Ток в катушке = I

Магнитное поле на точка на его оси на расстоянии x задается соотношением,

Где,

= Проницаемость свободного пространства

(а) Если магнитное поле в центре катушки, тогда x = 0.

Это это известный результат для магнитного поля в центре катушки.

(b) Радиусы двух параллельные коаксиальные круглые катушки = R

Номер витков на каждую катушку = Н

Текущий в обеих катушках = I

Расстояние между обеими катушками = R

Пусть Рассмотрим точку Q на расстоянии d от центра.

Затем, одна катушка находится на расстоянии от точка Q.

Магнитный поле в точке Q задается как:

Также, другая катушка находится на расстоянии от точка К.

Магнитный поле, создаваемое этой катушкой, определяется как:

Всего магнитное поле,

Следовательно, доказано, что поле на оси вокруг средней точки между катушки одинаковые.

Страница № 170:
Вопрос 4.17:

А тороид имеет сердечник (неферромагнитный) с внутренним радиусом 25 см и внешним радиусом 26 см, вокруг которого намотано 3500 витков провода. Если сила тока в проводе 11 А, чему равно магнитное поле (а) снаружи тороиде, (б) внутри сердечника тороида и (в) в пустом пространство, окруженное тороидом.

Ответ:

Внутренний радиус тороид, r 1 = 25 см = 0.25 м

Внешний радиус тороид, r 2 = 26 см = 0,26 м

Количество витков на катушка, Н = 3500

Ток в катушке, I = 11 А

(a) Магнитное поле вне тороида равно нулю. Это не ноль только внутри сердечника тороида.

(b) Магнитное поле внутри сердечника тороида определяется выражением связь,

Б знак равно

Где,

= Проницаемость свободного пространства =

л = длина тороида

(с) Магнитный поле в пустом пространстве, окруженном тороидом, равно нулю.

Страница № 170:
Вопрос 4.18:

Ответ следующие вопросы:

(а) Магнитное поле, величина которого меняется от точки к точке, но имеет постоянное направление (с востока на запад) устанавливается в камере. А заряженная частица попадает в камеру и без отклонения движется вдоль прямой путь с постоянной скоростью. Что можно сказать о начальном скорость частицы?

(б) Заряженная частица попадает в среду сильного и неоднородного магнитное поле, изменяющееся от точки к точке как по величине, так и направлении и выходит из него по сложной траектории.Была бы его конечная скорость равной начальной, если бы он не пострадал? столкновения с окружающей средой?

(с) Электрон, летящий с запада на восток, попадает в камеру, имеющую однородное электростатическое поле в направлении с севера на юг. Укажите направление, в котором должно быть установлено однородное магнитное поле предотвратить отклонение электрона от его прямолинейного пути.

Ответ:

(a) Начальная скорость частицы либо параллельна, либо антипараллельно магнитному полю.Следовательно, он движется по прямой путь без каких-либо отклонений в поле.

(б) Да, конечная скорость заряженной частицы будет равна до его начальной скорости. Это связано с тем, что магнитная сила может изменить направление скорости, но не ее величина.

(c) Электрон, летящий с запада на восток, входит в камеру с однородным электростатическим полем в направлении север-юг. Этот движущийся электрон может оставаться неотклоненным, если электрическая сила действующее на него равно и противоположно магнитному полю.Магнитная сила направлен на юг. По левой руке Флеминга правило, магнитное поле должно быть приложено вертикально вниз направление.

Страница № 171:
Вопрос 4.19:

Ан электрон, испущенный нагретым катодом и ускоренный через разностью потенциалов 2,0 кВ, попадает в область с однородным магнитным поле 0,15 Тл. Определить траекторию электрона, если поле (а) поперечно его начальной скорости, (б) составляет угол 30º с начальной скоростью.

Ответ:

Магнитное поле прочность, Б = 0,15 Тл

Заряд электрона, e = 1,6 × 10 −19 С

Масса электрона, м = 9,1 × 10 −31 кг

Разность потенциалов, В = 2,0 кВ = 2 × 10 3 В

Таким образом, кинетическая энергия электрон = эВ

Где,

v = скорость электрон

(a) Магнитная сила, действующая на электрон, обеспечивает необходимую центростремительная сила электрона.Следовательно, электрон следует за круговая траектория радиуса r .

Магнитный сила, действующая на электрон, определяется соотношением

Б ев

Центростремительный сила

От уравнений (1) и (2), получаем

Следовательно, электрон движется по круговой траектории радиусом 1,0 мм по нормали к магнитное поле.

(b) Когда поле образует угол θ 30° с начальным скорость, начальная скорость будет

От уравнение (2), мы можем записать выражение для нового радиуса как:

Следовательно, электрон движется по винтовой траектории радиуса 0.5 мм вдоль направление магнитного поля.

Страница № 171:
Вопрос 4.20:

Магнитное поле, созданное с помощью катушек Гельмгольца (описано в упражнении 4.16), однородно в небольшой области и имеет величину 0,75 Тл. В той же области поддерживается однородное электростатическое поле в направлении, нормальном к общей оси катушки. Узкий пучок (одного вида) заряженных частиц, ускоренных до 15 кВ, входит в эту область в направлении, перпендикулярном как оси катушек, так и электростатическому полю.Если луч остается неотклоненным, когда электростатическое поле составляет 9,0 × 10 5 В · м −1 , сделайте простое предположение о том, что содержит луч. Почему ответ не уникален?

Ответ:

Магнитное поле, В = 0,75 Тл

Ускоряющее напряжение, В = 15 кВ = 15 × 10 3 В

Электростатическое поле, E = 9 × 10 5 В·м −1

Масса электрона = м

Заряд электрона = e

Скорость электрона = v

Кинетическая энергия электрона = эВ

Поскольку частица не отклоняется электрическим и магнитным полями, мы можем сделать вывод, что сила, действующая на заряженную частицу из-за электрического поля, уравновешивает силу, действующую на заряженную частицу из-за магнитного поля.

Подставляя уравнение (2) в уравнение (1), получаем

Это значение удельного заряда e / m равно значению дейтрона или ионов дейтерия. Это не уникальный ответ. Другие возможные ответы He ++, Li ++ и т.д.

Страница № 171:
Вопрос 4.21:

А прямой горизонтальный проводящий стержень длиной 0.45 м и массой 60 г. подвешен на двух вертикальных тросах на концах. Ток 5,0 А устанавливается в стержень через провода.

(а) Какое магнитное поле нужно создать нормально к проводнику в чтобы напряжение в проводах было равно нулю?

(б) Каким будет общее натяжение проводов, если направление ток меняется на противоположный, сохраняя магнитное поле таким же, как раньше? (Не обращайте внимания на массу проводов.) г = 9,8 м с −2 .

Ответ:

Длина штанги, л = 0,45 м

Масса приостановлена провода, м = 60 г = 60 × 10 −3 кг

Ускорение из-за сила тяжести, g = 9,8 м/с 2

Ток в стержне течет по проводу, I = 5 А

(a) Магнитное поле ( B ) равно и противоположно вес провода т.д.,

А горизонтальное магнитное поле 0,26 Тл по нормали к длине проводник должен быть настроен таким образом, чтобы получить нулевое напряжение в проводе. Магнитное поле должно быть таким, чтобы выполнялось правило левой руки Флеминга. дает направленную вверх магнитную силу.

(б) Если направление тока соблюдать, то сила за счет магнитного поля и веса провода действует вертикально направление вниз.

∴Всего натяжение в проволоке = БИл + м г

Страница № 171:
Вопрос 4.22:

Провода, соединяющие аккумулятор автомобиля к его пусковому двигателю пропускает ток 300 А (кратковременно). Чему равна сила на единицу длины между провода, если они длиной 70 см и на расстоянии 1,5 см друг от друга? Является ли сила привлекательный или отталкивающий?

Ответ:

Ток в обоих проводах, I = 300 А

Расстояние между провода, р = 1.5 см = 0,015 м

Длина двух провода, l = 70 см = 0,7 м

Сила между двумя провода задается соотношением,

Где,

= Проницаемость свободного пространства =

С направления ток в проводах противоположен, существует сила отталкивания между ними.

Страница № 171:
Вопрос 4.23:

Однородное магнитное поле 1,5 Тл существует в цилиндрической области радиусом 10,0 см, его направление параллельно оси с востока на запад. Через эту область проходит провод с током 7,0 А в направлении с севера на юг. Какова величина и направление силы, действующей на провод, если

(а) провод пересекает ось,

(б) провод повернут с С-Ю на северо-восток-северо-запад,

(c) провод в направлении С-Ю опущен от оси на расстояние 6.0 см?

Ответ:

Напряженность магнитного поля, В = 1,5 Тл

Радиус цилиндрической области, r = 10 см = 0,1 м

Ток в проводе, проходящем через цилиндрическую область, I = 7 А

(a) Если проволока пересекает ось, то длина проволоки равна диаметру цилиндрической области.

Таким образом, l = 2 r = 0.2 м

Угол между магнитным полем и током, θ = 90°

Магнитная сила, действующая на провод, определяется соотношением

Ф = БИл sin θ

= 1,5 × 7 × 0,2 × sin 90°

= 2,1 Н

Следовательно, на проволоку действует сила 2,1 Н, направленная вертикально вниз.

(b) Новая длина провода после поворота в направлении северо-восток-северо-запад может быть представлена ​​как: :

Угол между магнитным полем и током, θ = 45°

Сила на проводе,

Ф = БИл 1 sin θ

Следовательно, сила равна 2.1 Н действует на провод вертикально вниз. Это не зависит от угла θ , потому что l sin θ фиксировано.

(c) Проволока опущена от оси на расстояние, d = 6,0 см

Предположим, что провод проходит перпендикулярно оси цилиндрического магнитного поля, тогда опускание на 6 см означает смещение провода на 6 см от исходного положения к концу площади поперечного сечения.

Таким образом, длина провода в магнитном поле будет 16 см, так как AB= L =2 x =16 см

Теперь сила,

F = iLB sin90°, так как провод будет перпендикулярен магнитному полю.

F= 7 × 0,16 × 1,5 = 1,68 Н

Направление задается правилом загиба вправо или правилом винта, т.е. вертикально вниз.

Страница № 171:
Вопрос 4.24:

Единый магнитный поле 3000 Гс устанавливается вдоль положительного направления z . По прямоугольной петле со сторонами 10 см и 5 см протекает ток силой 12 А. Каков крутящий момент на петле в различных случаях, показанных на рис.4,28? Какова сила в каждом случае? Какой случай соответствует стабильное равновесие?

Ответ:

Магнитное поле прочность, B = 3000 G = 3000 × 10 −4 Т = 0,3 Тл

Длина прямоугольная петля, l = 10 см

Ширина прямоугольная петля, b = 5 см

Площадь петли,

А = л × б = 10 × 5 = 50 см 2 = 50 × 10 −4 м 2

Ток в контуре, I = 12 А

Теперь, взяв направление тока против часовой стрелки как положительное и наоборот:

(а) Крутящий момент,

От данной фигуре, можно заметить, что A нормально к y z плоскость и B направлена ​​вдоль оси z .

крутящий момент Н м в отрицательном направлении y . Сила на петле равна ноль, потому что угол между A и B равен нулю.

(б) Этот случай аналогичен случаю (а). Следовательно, ответ является то же, что (а).

(с) Момент затяжки

От данной фигуре, можно заметить, что A нормально к x — плоскость z и B направлена ​​вдоль оси z .

крутящий момент Н м вдоль отрицательного направления x и сила равна нулю.

(d) Величина крутящего момента определяется как:

Крутящий момент является Н·м под углом 240° с положительное направление x . Сила равна нулю.

(e) Момент затяжки

Следовательно, крутящий момент равен нулю. Сила также равна нулю.

(f) Момент затяжки

Следовательно, крутящий момент равен нулю. Сила также равна нулю.

В случай (e), направление а также является одинаковы, а угол между ними равен нулю. Если они перемещены, они приходят вернуться к равновесию. Следовательно, его равновесие устойчиво.

Принимая во внимание, в случае (f) направление а также является противоположный. Угол между ними равен 180°. Если его потревожить, он не возвращается в исходное положение.Следовательно, его равновесие неустойчиво.

Страница № 172:
Вопрос 4.25:

А круговая катушка из 20 витков и радиусом 10 см размещена в однородной магнитное поле 0,10 Тл нормально к плоскости катушки. Если ток в катушке 5,0 А, что такое

(а) общий крутящий момент на катушка,

(б) суммарное усилие на катушке,

(с) средняя сила на каждом электрон в катушке из-за магнитного поля?

( катушка из медной проволоки сечением 10 −5 м 2 , а плотность свободных электронов в меди составляет около 10 29 м −3 .)

Ответ:

Количество витков на круглая катушка, n = 20

Радиус катушки, r = 10 см = 0,1 м

Магнитное поле прочность, Б = 0,10 Тл

Ток в катушке, I = 5,0 А

(a) Суммарный крутящий момент на катушке равен нулю, поскольку поле униформа.

(b) Суммарная сила, действующая на катушку, равна нулю, поскольку поле униформа.

(c) Площадь поперечного сечения медной катушки, A = 10 −5 м 2

Номер свободных электронов на кубический метр в меди, N = 10 29 3

заряд на электроне e = 1,6 × 10 −19 С

Магнитный сила, Ф = Бев д

Где,

v d = Дрейфовая скорость электронов

Следовательно, средняя сила, действующая на каждый электрон,

Страница № 172:
Вопрос 4.26:

А соленоид длиной 60 см и радиусом 4,0 см имеет 3 слоя обмоток по 300 витков каждый. Проволока длиной 2,0 см и массой 2,5 г лежит внутри соленоид (около его центра) перпендикулярен его оси; и провод и оси соленоида находятся в горизонтальной плоскости. Провод подключен через два провода, параллельные оси соленоида, к внешний аккумулятор, обеспечивающий ток 6,0 А в проводе. Какая величина тока (при соответствующем направлении циркуляции) в обмотки соленоида могут выдержать вес провода? г = 9.8 м с −2

Ответ:

Длина соленоида, Д = 60 см = 0,6 м

Радиус соленоида, r = 4,0 см = 0,04 м

Дано, что есть 3 слоя обмоток по 300 витков в каждом.

Общее количество витков, n = 3 × 300 = 900

Длина троса, л = 2 см = 0,02 м

Масса провода, м = 2.5 г = 2,5 × 10 −3 кг

Ток, протекающий через провод, i = 6 А

Ускорение из-за сила тяжести, g = 9,8 м/с 2

Создаваемое магнитное поле внутри соленоида,

Где,

= Проницаемость свободного пространства =

I = ток течет по обмоткам соленоида

Дана магнитная сила по отношению,

Также сила на проволоки равна весу проволоки.

Следовательно, текущий ток через соленоид 108 А.

Страница № 172:
Вопрос 4.27:

А Катушка гальванометра имеет сопротивление 12 Ом и измеритель показывает полное отклонение шкалы для тока 3 мА. Как будет вы конвертируете счетчик в вольтметр диапазона от 0 до 18 В?

Ответ:

Сопротивление Катушка гальванометра, G = 12 Ом

Текущий для которого имеется полное отклонение шкалы, = 3 мА = 3 × 10 −3 А

Диапазон вольтметра равен 0, который необходимо преобразовать в 18 В.

В = 18 В

Пусть резистор сопротивления R соединить последовательно с гальванометром, чтобы преобразовать его в вольтметр. Это сопротивление определяется как:

Следовательно, резистор сопротивления соединить последовательно с гальванометром.

Страница № 172:
Вопрос 4.28:

А Катушка гальванометра имеет сопротивление 15 Ом и измеритель показывает полное отклонение шкалы для тока 4 мА.Как будет Вы конвертируете счетчик в амперметр диапазона от 0 до 6 А?

Ответ:

Сопротивление катушки гальванометра, G = 15 Ом

Ток, для которого гальванометр показывает полное отклонение шкалы,

= 4 мА = 4 × 10 −3 А

Диапазон амперметра 0, который необходимо преобразовать в 6 А.

Текущий, я = 6 А

А шунтирующий резистор сопротивления S должен быть подключен параллельно с гальванометром, чтобы преобразовать его в амперметр.Значение S равно дано как:

Следовательно, а Шунтирующий резистор подключается параллельно гальванометру.

Посмотреть решения NCERT для всех глав класса 12

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.