Сила Ампера. Сила Лоренца Вариант 2 1. Направление силы Ампера можно определить по правилу: а) буравчика; б) Ленца; в) правой руки: г) левой руки; д) часовой стрелки. 2. Прямолинейный проводник длиной l = 1,0 м, по которому про- ходит ток силой I = 2,0 А, находится в однородном магнитном поле, модуль индукции которого В-2,0 Тл, и расположен под углом а=30° к вектору индукции В. Определите модуль силы Ампера, действующей на проводник со стороны магнитного поля. 3. Прямолинейный проводник длиной l = 20 см, по которому про- ходит ток силой I = 0.20 А, перемещается в однородном магнитном поле. Определите индукцию магнитного поля, если при переме- щении проводника в направлении, перпендикулярном направле- нию тока и линиям индукции магнитного поля, на расстояние d = 60 см силой Ампера совершается работа А = 1,2·10⁻² Дж. 4. Два прямолинейных проводника большой длины расположены параллельно друг другу в вакууме в точках А и В (рис. 32). В первом проводнике проходит ток силой I₁ = 0,60 А, во втором – I₂ = 0,20 А. Определите индукцию В магнитного поля в точке С. Модуль индукции магнитного поля на расстоянии r от прямого проводника с током I вычисляется по формуле B=μ₀I/2πr 5. Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов, влетает перпендикулярно линиям индукции в однородное магнитное поле, модуль индукции которого В = 80 мТл. Определите период вращения электрона в магнитном поле. Масса электрона m=9,1·10⁻³¹ кг, его заряд q = -1,6·10⁻¹⁹ Кл.

Задание 1

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки. (г)

Задание 2

Дано:

• l = 1,0 м
• I = 2,0 А
• B = 2,0 Тл
• α = 30°

Найти:

F - ?

Решение:

Сила Ампера, действующая на проводник в магнитном поле, определяется формулой:

\[ F = B \cdot I \cdot l \cdot sin(α) \]

Подставим значения:

\[ F = 2.0 \cdot 2.0 \cdot 1.0 \cdot sin(30°) = 4.0 \cdot 0.5 = 2.0 \ \text{Н} \]

Ответ:

F = 2,0 Н

Задание 3

Дано:

• l = 20 см = 0,2 м
• I = 0,20 А
• d = 60 см = 0,6 м
• A = 1,2·10⁻² Дж

Найти:

B - ?

Решение:

Работа силы Ампера определяется формулой:

\[ A = F \cdot d = B \cdot I \cdot l \cdot d \]

Выразим индукцию магнитного поля B:

\[ B = \frac{A}{I \cdot l \cdot d} \]

Подставим значения:

\[ B = \frac{1.2 \cdot 10^{-2}}{0.20 \cdot 0.2 \cdot 0.6} = \frac{1.2 \cdot 10^{-2}}{0.024} = 0.5 \ \text{Тл} \]

Ответ:

B = 0,5 Тл

Задание 4

Из рисунка 32 определим координаты точек A, B и C:

• A(1, 2)
• B(4, 2)
• C(2, 4)

Расстояния от точки C до проводников A и B:

• r₁ = |2 - 1| = 1 см = 0,01 м (расстояние от C до A)
• r₂ = |2 - 4| = 2 см = 0,02 м (расстояние от C до B)

Индукция магнитного поля, создаваемая проводником с током, вычисляется по формуле:

\[ B = \frac{μ_0 \cdot I}{2πr} \]

где μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Тл·м/А - магнитная постоянная.

Индукция магнитного поля в точке C, создаваемая проводником A:

\[ B_A = \frac{4π \cdot 10^{-7} \cdot 0.60}{2π \cdot 0.01} = \frac{2 \cdot 10^{-7} \cdot 0.60}{0.01} = 12 \cdot 10^{-6} \ \text{Тл} = 12 \ \text{мкТл} \]

Индукция магнитного поля в точке C, создаваемая проводником B:

\[ B_B = \frac{4π \cdot 10^{-7} \cdot 0.20}{2π \cdot 0.02} = \frac{2 \cdot 10^{-7} \cdot 0.20}{0.02} = 2 \cdot 10^{-6} \ \text{Тл} = 2 \ \text{мкТл} \]

Поскольку токи в проводниках текут в противоположных направлениях, магнитные поля, создаваемые ими в точке C, также направлены в противоположные стороны. Результирующая индукция магнитного поля в точке C:

Предположим, что поле от проводника A направлено «от нас», а от проводника B — «к нам».

\[ B = |B_A - B_B| = |12 \cdot 10^{-6} - 2 \cdot 10^{-6}| = 10 \cdot 10^{-6} \ \text{Тл} = 10 \ \text{мкТл} \]

Ответ:

10 мкТл

Задание 5

Дано:

• B = 80 мТл = 0,08 Тл
• m = 9,1·10⁻³¹ кг
• q = -1,6·10⁻¹⁹ Кл

Найти:

T - ?

Решение:

Период вращения электрона в магнитном поле определяется формулой:

\[ T = \frac{2πm}{|q|B} \]

Подставим значения:

\[ T = \frac{2π \cdot 9.1 \cdot 10^{-31}}{1.6 \cdot 10^{-19} \cdot 0.08} = \frac{2 \cdot 3.14 \cdot 9.1 \cdot 10^{-31}}{1.6 \cdot 10^{-19} \cdot 0.08} = \frac{57.148 \cdot 10^{-31}}{0.128 \cdot 10^{-19}} = 446.46 \cdot 10^{-12} \ \text{с} \approx 4.46 \cdot 10^{-10} \ \text{с} \]

Ответ:

T ≈ 4,46·10⁻¹⁰ с