Дидактический материал по теме «Магнитное поле»
презентация к уроку по физике (9, 11 класс) на тему

Слайд 1

" Ж и в ы е з а д а ч и " Дидактический материал по теме «Магнитное поле» B v x v x F Л Презентация выполнена учителем физики Бордун Ирины Витальевны

Слайд 2

Задача 1 Задача 2 Задача 3 Задача 4 Задача 5 Задачи для самостоятельного решения Выход Начало

Слайд 3

Прямой проводник с током 10 А подвешен на двух пружинах. На отрезок проводника длиной 1,2 м действует однородное магнитное поле с индукцией 160 мТл. На сколько изменится длина пружин, если магнитное поле исчезнет? Жесткость пружин 40 Н/м. Задача 1

Слайд 4

F у F А F у F Т B Выключить поле Включить поле F у / F у / Δ x - ? I = 10 A ℓ = 1,2 м B = 160 мТл k = 40 Н/м 0,16 Тл SI 2F У + F A = F T 2F У / = F T Условие равновесия проводника при наличии магнитного поля: Условие равновесия проводника в отсутствие магнитного поля: Откуда имеем F У / - F У = F А 2

Слайд 5

По закону Гука F У = k(x – x 0 ) F У / = k(x / – x 0 ) F У / - F У = k(x / - x) = k Δ x Пусть x 0 – длина нерастянутой пружины, x – длина пружины при наличии магнитного поля, x / - длина пружины в отсутствие магнитного поля. Тогда искомое Δ x = x / - x . F А 2 = k Δ x Сравнивая с уже полученным соотношением, получим F А 2 k Δ x = Сила Ампера в данном случае F А = B I ℓ , таким образом B I ℓ 2 k Δ x = Δ x = 0,16 ∙ 10 ∙ 1,2 2 ∙ 40 = 0,024 (м) Ответ: Δ x = 2,4 см. Выбор задачи

Слайд 6

Задача 2 Электрон, который влетел в однородное магнитное поле под углом 60 о к линиям магнитной индукции, движется по винтовой линии диаметром 10 см с периодом 60 мкс. Определите скорость электрона.

Слайд 7

B v x v x F Л B V B B V v y F Л = 0 B B = α V v d h α

Слайд 8

V - ? α = 60 o d = 10 см Т = 60 мкс SI 0,1 м 6 ∙10 -5 с вращательное со скоростью V х = V sin α и поступательное со скоростью V у = V cos α Период вращательного движения связан с его скоростью Т = π d V х Откуда имеем V х = V sin α = π d Т V = π d Т sin α V = π ∙ 0,1 6∙10 -5 ∙ sin 60 о = 6043 (м/с) Ответ: V = 6043 м/с. Электрон участвует одновременно в двух движениях: Выбор задачи

Слайд 9

Задача 3 Протон влетает со скоростью 60 км/с в пространство с электрическим и магнитным полями, направления которых совпадают, перпендикулярно этим полям. Найдите напряженность электрического поля, если индукция магнитного поля равна 0,1 Тл, а начальное ускорение протона, вызванное действием этих полей, составляет 10 12 м/с 2 .

Слайд 10

B E + V F К F Л F a нач = F m p Вкл./выкл. Е Вкл./выкл. В

Слайд 11

E - ? V = 60 км/с B = 0 , 1 Тл a нач = 10 12 м/с 2 m p = 1,67 ∙10 -27 кг q p = 1,6 ∙10 - 19 Кл SI 6 ∙10 4 м/с В начальный момент времени, пока скорость протона еще не изменилась, на него действуют электрическая сила F К = q p E и магнитная сила F Л = q p V B Поскольку F К F Л , то их равнодействующая F 2 = F К 2 + F Л 2 Эта равнодействующая обеспечивает начальное ускорение F = m p a нач Получаем ( m p a нач ) 2 = ( q p E ) 2 + ( q p V B ) 2 откуда E = m p a нач 2 q p ( ) - ( V B ) 2 √ 1,67 ∙10 -27 ∙ 10 12 2 1,6 ∙10 - 19 ( ) - ( 6 ∙10 4 ∙ 0 , 1) 2 √ E = = 104202 (В/м) Ответ: E = 104 кВ/м. Выбор задачи

Слайд 12

Задача 4 Векторы напряженности однородного электрического поля и магнитной индукции однородного магнитного поля перпендикулярны друг другу. Напряженность электрического поля равна 0,5 кВ/м, индукция магнитного поля 1 мТл. С какой скоростью и в каком направлении должен лететь электрон, чтобы двигаться в этих полях прямолинейно?

Слайд 13

- F К Е - В F Л V F равнодействующая = 0 V = const

Слайд 14

V - ? E = 0,5 кВ/м B = 1 мТл E B SI 500 В/м 10 -3 Тл Прямолинейное движение электрона в данном случае возможно, если действия электрического и магнитного полей скомпенсированы, т.е. F к = - F л При движении электрона вдоль прямой, перпендикулярной обеим полям, эти силы соответственно равны F к = q e E F л = q e V B Откуда получаем q e E = q e V B V = E B V = 500 10 -3 = 5 ∙10 5 ( м/с ) Ответ: V = 5 ∙10 5 м/с Выбор задачи

Слайд 15

Задача 5 Прямой проводник весом 0,1 Н подвешен горизонтально на двух тонких проводах. Центральная часть проводника длиной 0,2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл (вектор магнитной индукции направлен вертикально). На какой угол от вертикали отклонятся провода, которые поддерживают проводник, если по нему пропустить ток 2 А ?

Слайд 16

F Т 2 F у В F Т F у F у Выключить ток Включить ток I F Т F А F у / F у / α F Т F А 2 F у / α

Слайд 17

α - ? P = 0,1 Н ℓ = 0 ,2 м B = 0,1 Тл I = 2 A Условие равновесия при отсутствии тока в проводнике 2F У = F T Условия равновесия при включенном токе 2F У / cos α = F T 2F У / sin α = F А Сила тяжести равна по модулю указанному в условии весу: F T = P Из условий равновесия получаем Сила Ампера в данном случае равна F А = B I ℓ , тогда sin α cos α F А F T = tg α = F А P = α = arctg ( ) B I ℓ P α = arctg ( ) 0,1 ∙ 2 ∙ 0,2 0,1 = 28 o Ответ: α = 28 o Выбор задачи

Слайд 18

Задачи для самостоятельного решения Электрон описывает в магнитном поле винтовую линию с радиусом 4 мм. Найдите шаг винтовой линии, если вектор скорости составляет угол 30 о с вектором магнитной индукции. Горизонтальный проводник массой 10 г и длиной 10 см висит на гибких проводящих невесомых подвесах. На него действует однородное магнитное поле. Вектор магнитной индукции направлен вертикально, сила тока в проводнике 10 А. Подвесы отклонились на 30 о от вертикали (сами подвесы находятся вне магнитного поля). Найдите модуль вектора магнитной индукции. Протон разгоняется из состояния покоя в электрическом поле с разностью потенциалов 1,5 кВ и влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям магнитной индукции. В магнитном поле он движется по дуге окружности радиусом 60 см. Определите модуль вектора магнитной индукции.

Слайд 19

В однородное магнитное поле индукции В влетает под углом α к полю со скоростью V частица массы m с зарядом q . Найдите радиус и шаг винтовой линии, по которой движется частица. Однозарядные ионы двух изотопов аргона разгоняются в электрическом поле и потом в однородном магнитном поле разделяются на два пучка, которые движутся в вакууме по дугам окружностей с радиусами 7,63 см и 8,05 см. Найдите отношение масс ионов двух изотопов. На параллельные горизонтальные рельсы подано напряжение и по проводнику АВ течет ток 1 А. Под действием магнитного поля проводник движется с ускорением 2 м/с 2 . Найдите индукцию магнитного поля, если площадь поперечного сечения проводника равна 1 мм 2 , а плотность материала проводника 2500 кг/м 3 . Трение не учитывайте. B А В Выбор задачи