В каких из приведенных случаев сила лоренца будет равна нулю

III. Основы электродинамики

На заряд, который попал в магнитное поле, будет воздействовать сила Лоренца.

Если заряженная частица влетела в магнитное поле вдоль линий индукции, то угол , следовательно F_Л равна нулю.

Если частица влетела перпендикулярно линиям индукции, то под воздействием силы Лоренца ее траектория будет окружность. А если под некоторым углом к силовым линиям — винтовая траектория.

Направление силы Лоренца

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки (см. направление силы Ампера).

1) Вектор индукции «входит» в ладонь; 2) четыре пальца сонаправлены с движением положительной частицы (см. направление тока) и четыре пальца противоположно направлены движению отрицательной частицы; 3) большой палец указывает направление силы Лоренца.

Магнитное поле

Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.

Тест направлен на проверку знаний и умений по теме «Магнитное поле»
Система оценки: 5* балльная

Список вопросов теста

Вопрос 1

Магнитное поле создается:

Варианты ответов

• неподвижными зарядами и действует только на неподвижные заряды
• только движущимися зарядами и действует на неподвижные заряды
• только движущимися зарядами и действует только на движущиеся заряды
• неподвижными зарядами и действует на движущиеся заряды

Вопрос 2

Действие силы на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, описывается:

Варианты ответов

• законом Фарадея
• законом Ампера
• законом Кулона
• законом Эрстеда

Вопрос 3

Линии магнитного поля:

Варианты ответов

• начинаются на северном полюсе и заканчиваются на южном полюсе магнита
• начинаются на северном полюсе и уходят в бесконечность
• выходят из северного и входят в южный полюс магнита
• в зависимости от условий опыта возможны все перечисленные выше варианты

Вопрос 4

При увеличении каждого из параллельных токов в два раза сила их взаимодействия:

Варианты ответов

• увеличится в 2 раза
• увеличится в 4 раза
• не изменится
• уменьшится в 4 раза

Вопрос 5

Если увеличить величину движущегося заряда в 2 раза и одновременно уменьшить его скорость в 2 раза,то сила Лоренца:

Варианты ответов

• увеличится в 4 раза
• не изменится
• увеличится в 2 раза
• уменьшится в 4 раза

Вопрос 6

Единица магнитного потока в системе СИ:

Варианты ответов

Вопрос 7

В каких из приведённых случаев сила Лоренца будет равна нулю? Выберите несколько вариантов ответа.

Варианты ответов

• Заряженная пылинка движется под острым углом к линиям магнитной индукции
• Протон пролетает вдоль оси соленоида, по которому протекает ток
• Электрон движется параллельно прямому проводнику с током
• Нейтрон пролетает между полюсами постоянного магнита

Вопрос 8

На рисунке изображён проводник с током, помещённый в магнитное поле. Стрелка указывает направление тока в проводнике. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам. Как направлена сила, действующая на проводник с током?

Варианты ответов

• Вправо →
• Влево ←
• Вниз ↓
• Вверх ↑

Вопрос 9

При помощи миллиамперметра измеряется ток в некоторой электрической цепи. Миллиамперметр изображён на рисунке. Чему равен ток в цепи, если погрешность прямого измерения тока составляет половину цены деления миллиамперметра? Выберите правильный ответ.

Варианты ответов

• 25 мА с погрешностью 0 мА
• 26 мА с погрешностью 1 мА
• 26 мА с погрешностью 5 мА
• 25 мА с погрешностью 5 мА

Вопрос 10

Какие тела относятся к ферромагнетикам? Выберите несколько вариантов ответа.

Варианты ответов

• Серебро
• Никель
• Висмут
• Железо

Вопрос 11

Для наблюдения явления электромагнитной индукции собрана электрическая цепь с подвижной проволочной катушкой, подсоединённой к амперметру, и неподвижным магнитом. В каком из перечисленных случаев возникает индукционный ток?

Варианты ответов

• Только если катушка надевается на магнит
• Только если катушка неподвижна относительно магнита
• Если катушка надевается на магнит или снимается с магнита
• Только если катушка снимается с магнита

Вопрос 12

При каких условиях в опыте, изображённом на рисунке, индукционный ток не возникнет? Выберите все правильные ответы

Варианты ответов

• Если кольцо будет замкнутым пластмассовым
• Если кольцо будет замкнутым медным
• Если кольцо будет незамкнутым пластмассовым
• Если кольцо будет замкнутым графитовым
• Если кольцо будет замкнутым алюминиевым
• Если кольцо будет незамкнутым стальным

Формула силы Лоренца

Сила $\bar$ , действующая на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле, равная:

называется силой Лоренца (магнитной силой).

Исходя из определения (1) модуль рассматриваемой силы:

$$F=q v B \sin \alpha(2)$$

где $\bar$ – вектор скорости частицы, q – заряд частицы, $\bar$ – вектор магнитной индукции поля в точке нахождения заряда, $\alpha$ – угол между векторами $\bar$ и $\bar$. Из выражения (2) следует, что если заряд движется параллельно силовым линиям магнитного поля,то сила Лоренца равна нулю. Иногда силу Лоренца стараясь выделить, обозначают, используя индекс: $\bar_L$

Направление силы Лоренца

Сила Лоренца (как и всякая сила) – это вектор. Ее направление перпендикулярно вектору скорости $\bar$ и вектору $\bar$ (то есть перпендикулярно плоскости, в которой находятся векторы скорости и магнитной индукции) и определяется правилом правого буравчика (правого винта) рис.1 (a). Если мы имеем дело с отрицательным зарядом, тонаправление силы Лоренца противоположно результату векторного произведения (рис.1(b)).

вектор $\bar$ направлен перпендикулярно плоскости рисунков на нас.

Следствия свойств силы Лоренца

Так как сила Лоренца направлена всегда перпендикулярно направлению скорости заряда, то ее работа над частицей равна нулю. Получается, что воздействуя на заряженную частицу при помощи постоянного магнитного поля нельзя изменить ее энергию.

Если магнитное поле однородно и направлено перпендикулярно скорости движения заряженной частицы, то заряд под воздействием силы Лоренца будет перемещаться по окружности радиуса R=const в плоскости, которая перпендикулярна вектору магнитной индукции. При этом радиус окружности равен:

где m – масса частицы,|q|- модуль заряда частицы, $\gamma=\frac>>>>$ – релятивистский множитель Лоренца, c – скорость света в вакууме.

Сила Лоренца — это центростремительная сила. По направлению отклонения элементарной заряженной частицы в магнитном поле делают вывод о ее знаке (рис.2).

Формула силы Лоренца при наличии магнитного и электрического полей

Если заряженная частица перемещается в пространстве, в котором находятся одновременно два поля (магнитное и электрическое), то сила, которая действует на нее, равна:

где $\bar$ – вектор напряженности электрического поля в точке, в которой находится заряд. Выражение (4) было эмпирически получено Лоренцем. Сила $\bar$, которая входит в формулу (4) так же называется силой Лоренца (лоренцевой силой). Деление лоренцевой силы на составляющие: электрическую $(\bar = q \bar)$ и магнитную $(\bar=q[\bar \times \bar])$ относительно, так как связано с выбором инерциальной системы отсчета. Так, если система отсчета будет двигаться с такой же скоростью $\bar$, как и заряд, то в такой системе сила Лоренца, действующая на частицу, будет равна нулю.

Единицы измерения силы Лоренца

Основной единицей измерения силы Лоренца (как и любой другой силы) в системе СИ является: [F]=H

Примеры решения задач

Задание. Какова угловая скорость электрона, который движется по окружности в магнитном поле с индукцией B?

Решение. Так как электрон (частица имеющая заряд) совершает перемещение в магнитном поле, то на него действует сила Лоренца вида:

где q=q_e – заряд электрона. Так как в условии сказано, что электрон движется по окружности, то это означает, что $\bar \perp \bar$, следовательно, выражение для модуля силы Лоренца примет вид:

Сила Лоренцаявляется центростремительной и кроме того, по второму закону Ньютона будет в нашем случае равна:

Приравняем правые части выражений (1.2) и (1.3), имеем:

Из выражения (1.3) получим скорость:

Период обращения электрона по окружности можно найти как:

Зная период, можно найти угловую скорость как:

Ответ. $\omega=\frac B>$

Warning: file_put_contents(./students_count.txt): failed to open stream: Permission denied in /var/www/webmath-q2ws/data/www/webmath.ru/poleznoe/guide_content_banner.php on line 20

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 470 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

Задание. Заряженная частица (заряд q, масса m) со скоростью vвлетает в область, где имеется электрическое поле напряженностью E и магнитное поле с индукцией B. Векторы $\bar$ и $\bar$ совпадают по направлению. Каково ускорение частицы в моментначалаперемещения в полях, если $\bar \uparrow \bar \uparrow \bar$?

Решение. Сделаем рисунок.

На заряженную частицу действует сила Лоренца:

Магнитная составляющая имеет направление перпендикулярное вектору скорости ($\bar$) и вектору магнитной индукции ($\bar$). Электрическая составляющая сонаправлена с вектором напряжённости ($\bar$) электрического поля. В соответствии со вторым законом Ньютона имеем:

Получаем, что ускорение равно:

Если скорость заряда параллельна векторам $\bar$ и $\bar$, тогда $[\bar \times \bar]=0$, получим:

Физика. 10 класс

§ 30. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле

Поскольку электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц, то это означает, что магнитное поле, действуя на проводник с током, действует тем самым на каждую из этих частиц. Таким образом, силу Ампера можно рассматривать как результат сложения сил, действующих на отдельные движущиеся заряженные частицы. Как можно определить силу, действующую со стороны магнитного поля на заряженную частицу, движущуюся в этом поле?

Сила Лоренца. Силу, которой магнитное поле действует на заряженную частицу, движущуюся в этом поле, называют силой Лоренца в честь выдающегося нидерландского физика Хендрика Антона Лоренца ( 1853–1928 ).

Модуль силы Лоренца можно определить по формуле , где N — общее число свободных заряженных одинаковых частиц на прямолинейном участке проводника длиной Δl ( рис. 167 ). Если модуль заряда одной частицы q, а модуль суммарного заряда всех частиц Nq, то согласно определению силы тока , где Δt — промежуток времени, за который заряженная частица проходит участок проводника длиной Δl. Тогда

Поскольку – модуль средней скорости упорядоченного движения заряженной частицы в стационарном * электрическом поле внутри проводника, то формулу для определения модуля силы Лоренца можно записать в виде:

где α — угол между направлениями индукции магнитного поля и скорости упорядоченного движения заряженной частицы.

Из формулы (30.1) следует, что сила Лоренца максимальна в случае, когда заряженная частица движется перпендикулярно направлению индукции магнитного поля (α = 90°). Когда частица движется вдоль линии индукции поля (α = 0° или α = 180°), сила Лоренца на неё не действует. Сила Лоренца зависит от выбора инерциальной системы отсчёта, так как в разных системах отсчёта скорость движения заряженной частицы может отличаться.

Направление силы Лоренца, действующей на заряженную частицу, как и направление силы Ампера, определяют по правилу левой руки (рис. 168): если левую руку расположить так, чтобы составляющая индукции магнитного поля, перпендикулярная скорости движения частицы, входила в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (против движения отрицательно заряженной частицы), то отогнутый на 90° в плоскости ладони большой палец укажет направление действующей на частицу силы Лоренца.

Сила Лоренца перпендикулярна как направлению скорости движения частицы, так и направлению индукции магнитного поля.

От теории к практике

На рисунке 169 представлены направления индукции магнитного поля, скорости движения частицы в данный момент времени и силы Лоренца , действующей на частицу со стороны магнитного поля. Определите знак заряда частицы.

* Электрическое поле, создаваемое и поддерживаемое источником тока в течение длительного промежутка времени и обеспечивающее постоянный электрический ток в проводнике, называют стационарным электрическим полем. ↑