Решение задач сила ампера – Сила Ампера. Сила Лоренца. Примеры решения задач по физике. 10-11 класс

Практическая работа по теме Решение задач на вычисление силы Ампера и силы Лоренца

Практическая работа № 18

Решение задач на применение закона Ампера Лоренца

Цель: научиться применять закон Ампера и формулу силы Лоренца при решении задач.

Краткая теория

Закон Ампера устанавливает, что на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого В, действует сила, пропорциональная силе тока и индукции магнитного поля:

F_A= IlBsinα

.

Сила Ампера направлена перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы dl и B. Для определения направления силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле, применяется правило левой руки.

Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца.

F_л= qvBsinα,

где q – модуль заряда, v – скорость движения заряженной частицы, α – угол между вектором скоростью и вектором магнитной индукции.

Практическая работа № 18

Решение задач на применение закона Ампера Лоренца

Вариант 1.

1. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10

2. Определите модуль силы, действующей на проводник длиной 20 см при силе тока 10 А в магнитном поле с индукцией 0.13 Тл, если угол α между вектором В и проводником равен а) 90°; б) 30°.

3. Определите, с какой силой магнитное поле, созданное током, действует на проводник, если магнитная индукция поля 1.5 Тл, рабочая длина проводника 0.4 м и по нему протекает ток 50 А.

4. Вычислите магнитную индукцию поля, если оно действует на проводник с силой 6 Н. Рабочая длина проводника, помещенного в магнитное поле, составляет 60 см, а ток, протекающий в нем, равен 15 А.

5. Параллельно пластинам плоского конденсатора создано однородное магнитное поле индукцией В = 4 мТл. Между пластинами перпендикулярно направлению магнитного поля и параллельно пластинам движется электрон со скоростью v = 5 000 км/с. Определите напряженность Е электрического поля между пластинами.

6. Заряженная частица электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 2 Тл в вакууме со скоростью 10⁵ м/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Вычислим силу, действующую на электрон.

7. Проводник с током удерживается в магнитном поле, индукция которого равна 2 Тл, силой 4 Н. Определить длину проводника, если его сопротивление 3 Ом, разность потенциалов на концах составляет 20 В, а направление тока с линиями индукции образует угол, равный 90°.

8. В проводнике с длиной активной части 8 см сила тока равна 50 А. Он находится в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл. Какую работу совершил источник тока, если проводник переместился на 10 см перпендикулярно линиям индукции?

Практическая работа № 18

Решение задач на применение закона Ампера Лоренца

Вариант 2.

1. По проводнику длиной 45 см протекает ток силой 20 А. Чему равна индукция магнитного поля, в которое помещен проводник, если на проводник действует сила 9 мН?

2. Сила тока в проводнике 4 А, длина активной части проводника 0.2 м, магнитное поле действует на проводник с силой 0.1 Н. Определите индукцию магнитного поля, если линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

3. Индукция магнитного поля, созданная прямолинейным проводником в точке, находящейся на расстоянии 20 см от проводника, равна 2·10⁻⁵ Тл. Какой ток проходит по проводнику?

4. С какой силой взаимодействуют два параллельных проводника длиной 1 м каждый, по которым текут токи силой 10 и 40 А в одном направлении, если они находятся в воздухе на расстоянии 0.5 м друг от друга?

5. На проводник длиной 50 см, находящийся в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 0.1 Тл, действует сила 0.05 Н. Вычислите угол между направлением силы тока и вектором магнитной индукции, если сила тока равна 2 А.

6. С какой скоростью должен двигаться проводник длиной 20 см в магнитном поле с индукцией 8·10⁻² Тл, чтобы в нем возникла ЭДС индукции 40 мВ. Проводник движется под углом 90° к вектору магнитной индукции.

7. Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией 5·10⁻³ Тл. Радиус окружности, по которой он движется, равен 1 см. Определите модуль скорости движения электрона, если она направлена перпендикулярно к линиям индукции.

8. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0.5 Тл, движется равномерно проводник длиной 10 см. По проводнику течет ток в 2 А. Скорость движения проводника 20 см/с и направлена перпендикулярно к направлению магнитного поля. Найти работу перемещения проводника за 10 с движения.

multiurok.ru

Задачи по теме «Сила Ампера. Сила Лоренца»

Магнитное поле.

F_{а–сила Ампера (Н)}

I— сила тока (А)

B— индукция магнитного поля ( Тл)

l—длина проводника (м)

ά— угол между проводником и вектором В

F_{л–сила Лоренца (Н)}

q— заряд частицы (Кл)

B— индукция магнитного поля ( Тл)

v—скорость частицы (м/с)

ά— угол между направлением движения частицы и вектором В

Направление

Правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отогнутый на 90^обольшой палец укажет направление силы Ампера.

Правило левой руки: если руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90^обольшой палец укажет направление силы Лоренца.

1. С какой силой действует однородное магнитное поле с индукцией 2,5 Тл. На проводник длиной 50 см, расположенным под углом 30 ^{°к вектору индукции, при силе тока в проводнике 0,5 А?}

2. Прямолинейный проводник длиной 0,2 м., по которому течет ток 2 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,6 Тл и расположен параллельно вектору В. Каков модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля?

3. Максимальная сила, действующая в однородном поле на проводник с током длиной 10 см равна, 0,02 Н. Сила тока равна 8 А. Чему равен модуль вектора магнитной индукции?

4. Определить силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 20 см, если сила тока в нем 300 мА, расположенный под углом 45 градусов  к вектору магнитной индукции.  Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.

5. Проводник с током 5 А находится в магнитном поле с индукцией 10 Тл.
Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 20Н и перпендикулярно проводнику.

6. Определить силу тока в проводнике длиной 20 см, расположенному перпендикулярно силовым линиям магнитного поля с индукцией 0,06 Тл, если на него со стороны  магнитного поля действует сила 0,48 Н.

7. Определить силу, действующую на заряд 0,005 Кл, движущийся в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл со скоростью 200 м/с под углом 45 градусов к вектору магнитной индукции.

8. Какова скорость заряженного тела, перемещающегося в магнитном поле  с индукцией 2 Тл, если на него со стороны  магнитного поля действует сила32 Н. Скорость и магнитное поле взаимно перпендикулярны. Заряд тела равен 0,5 мКл.

infourok.ru

Решение задач по теме «Сила Ампера»

Название предмета: «Физика».

Класс: 11

УМК: Физика. 11 класс. /Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин; под.ред. Н.А. Парфентьевой. – М.: Просвещение, 2010.

Уровень обучения: базовый.

Тема урока: «Решение задач по теме «Сила Ампера».

Общее количество часов, отведённое на изучение темы: 12

Место урока в системе уроков по теме:

На предыдущем уроке обучающиеся получили знания о силе Ампера, определении её направления. Данный урок позволяет отработать навыки решения задач по формуле силы Ампера.

Цель урока: показать теоретическую значимость закона Ампера при решении задач.

Задачи урока:

• Дидактическая – создавать условия для усвоения нового учебного материала через проблемно-деятельностный подход.

• Образовательная – рассмотреть применение закона Ампера в ходе решения различных задач.

• Развивающая – развивать логическое мышление обучающихся при решении задач на расчёт силы Амперы.

• Воспитательная – прививать культуру умственной деятельности.

Планируемые результаты.

Обучающиеся должны:

Техническое обеспечение урока:

1. Компьютер, проектор, экран, документ-камера.

Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока:

1. Презентация к уроку.

2. Карточки с задачами.

Содержание урока:

1. Организационный момент (1 мин.). Мобилизующее начало урока («исходная мотивация»). Позитивный настрой на урок.

2. Проверка домашнего задания (4 мин.).

   1. Фронтальный опрос:

• Какую силу называют силой Ампера? Запишите на доске формулу для расчёта Силы Ампера.

• Как ориентирована сила Ампера относительно направления тока и вектора магнитной индукции?

• Как определяется направление силы Ампера? Сформулируйте правило левой руки.

• Чему равен модуль вектора магнитной индукции? В каких единицах измеряется маг­нитная индукция?

2.2 Тесты (с сайта «Решу ЕГЭ» Д.Гущина.):

1. Пря­мо­ли­ней­ный про­вод­ник дли­ной L с током I по­ме­щен в од­но­род­ное маг­нит­ное поле так, что на­прав­ле­ние век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции B пер­пен­ди­ку­ляр­но про­вод­ни­ку. Если силу тока умень­шить в 2 раза, а ин­дук­цию маг­нит­но­го поля уве­ли­чить в 4 раза, то дей­ству­ю­щая на про­вод­ник сила Ам­пе­ра:

1) уве­ли­чит­ся в 2 раза, 2) умень­шит­ся в 4 раза, 3) не из­ме­нит­ся, 4) умень­шит­ся в 2 раза.

2. Элек­три­че­ская цепь, со­сто­я­щая из че­ты­рех пря­мо­ли­ней­ных го­ри­зон­таль­ных про­вод­ни­ков (1—2, 2—3, 3—4, 4—1) и ис­точ­ни­ка по­сто­ян­но­го тока, на­хо­дит­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле. Век­тор маг­нит­ной ин­дук­ции В на­прав­лен го­ри­зон­таль­но впра­во (см. ри­су­нок, вид свер­ху). Куда на­прав­ле­на вы­зван­ная этим полем сила Ам­пе­ра, дей­ству­ю­щая на про­вод­ник 1—2?

1) го­ри­зон­таль­но влево,

2) го­ри­зон­таль­но впра­во, 

3) пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти ри­сун­ка вниз,  

4) пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти ри­сун­ка вверх. 

1. Актуализация знаний (3 мин.).

Алгоритм решения задач на тему «Электромагнетизм»

Задачи о силовом действии магнитного поля на проводники с током

1. Сделать схематический чертеж, на котором указать контур с током и направление силовых линий поля.

2. Отметить углы между направлением поля и отдельными элементами контура.

3. Используя правило левой руки, определить направление сил поля (сила Ампера), действующих на каждый элемент контура, и проставить векторы этих сил на чертеже.

4. Указать все остальные силы, действующие на контур.

5. Исходя из физической природы сил, выразить силы через величины, от которых они зависят.

6. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины.

7. Решение проверить и оценить критически.

1. Решение задач (с возрастанием уровня сложности) – 28 мин.

Задача№1. Горизонтальные рельсы находятся в вертикальном однородном магнитном поле на расстоянии l = 0,2 м друг от друга. На рельсах лежит стержень, перпендикулярный им. Какой должна быть индукция магнитного поля, для того чтобы стержень начал равномерно двигаться вдоль рельсов, если по нему пропускать ток силой I = 15А? Коэффициент трения стержня о рельсы μ = 0,05, масса стержня m = 0,6 кг.

Задача№2. Рамка площадью S=20 см², содержащая n=50 витков провода, помещена в однородное магнитное поле так что индукция B параллельна плоскости рамки. При величине тока в каждом витке I=3А на рамку со стороны магнитного поля действует момент силы M=6*10^-3 Н*м. Определите величину B вектора индукции магнитного поля.

Задача №3. По прямому горизонтальному проводнику длиной 0,4 м с площадью поперечного сечения 1,2 •10^-5 м², подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жесткостью 100 Н/м, течет ток I=4А (см. рисунок). Какой угол а составляют оси пружинок с вертикалью после включения вертикального магнитного поля с индукцией В=0,15 Тл, если абсолютное удлинение каждой из пружинок при этом составляет 8•10^-3м? (Плотность материала проводника 8,2•10³ кг/м³.)

Задача №4. Горизонтальный проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с ускорением вверх по гладкой наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном поле (см. рисунок). По стержню протекает ток I= 4А. Угол наклона плоскости α = 30°. Отношение массы стержня к его длине m/l = 0,1 кг/м. Модуль индукции магнитного поля В = 0,2 Тл. Определите ускорение, с которым движется стержень.

1. Самостоятельное решение задачи (5 мин.).

Найдите мощность, затрачиваемую на перемещение проводника с током 8 А со скоростью 4 м/с, направленной перпендикулярно магнитному полю с индукцией 1,2 Тл. Длина проводника 20 см.

1. Рефлексия (3 мин.):

Оцените уровень решённых задач. Проанализируйте полученные результаты

1. Домашнее задание (1 мин.): §4,5; упр.1 (3)

Список литературы и Интернет-источников:

1. Дистанционная обучающая система для подготовки к экзамену «РЕШУ ЕГЭ». Физика [Электронный ресурс] //Руководитель – Д.Д.Гущин.– СПб., 2011-2016.- URL: https://phys-ege.sdamgia.ru/test?theme=245

2.Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; Физика. 11 класс. / под.ред. Н.А. Парфентьевой. – М.: Просвещение, 2014.- 432 с.

3. Парфентьева Н.А. Сборник задач по физике. 10-11 классы. – М.: Про­све­ще­ние, 2010. — 448 с.

4.Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 классы. — М.: «Дрофа», 2013. — 192 с.

5. Ханнанов Н.К. ЕГЭ 2017. Физика: сборник заданий / Н.К. Ханнанов, Г.Г. Никифоров, В.А. Орлов. — Москва : Эксмо, 2016. — 256 с.

videouroki.net

Урок физики: Решение задач. Сила Ампера.

Урок 4. Решение задач. Сила Ампера

Цель: отработка практических навыков при решении задач.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение материала

— Что устанавливает закон Ампера?

— Чему равен модуль силы Ампера?

— Сформулируйте правило, позволяющее определить направление силы Ампера.

— Приведите примеры использования силы Ампера.

III. Решение задач

1. В однородное магнитное поле внесены проводники с силами тока, направления которых указаны на рис. 2. Определите направления силы, действующей на каждый проводник со стороны магнитного поля.

2. Определить направление тока в проводнике, находящемся в магнитном поле, если действующая на проводник сила имеет направление:

3. Прямой проводник ab длиной l = 0,5 м, массой m = 0,5 г подвешен горизонтально на двух невесомых нитях оа и оb в однородном магнитном поле (см. рис. 4). В = 24,5 мТл и перпендикулярно к проводнику. Какой ток надо пропустить через проводник, чтобы одна из нитей разорвалась, если нить разрывается при нагрузке, равной силе, превышающей Mg — 39,2 мН.



4. Проводник с током I = 1 А, массой m = 20 г и длиной l = 20 м подвешен на двух тонких проволоках и помещен в однородное магнитное иоле с вектором , направленным вертикально (см. рис. 6). Величина индукции тока В = 0,5 Тл. На какой угол от вертикали отклонится проволока, поддерживающая проводник?



5. Рамка площадью S = 25 см², содержащая N = 100 витков провода, помещена в однородное магнитное поле так, что индукция  параллельна плоскости рамки. При величине тока в каждом витке I = 1 А на рамку со стороны магнитного поля действует момент силы М = 5 · 10^-3 Н·м. Определить величину В вектора индукции магнитного поля (2 · 10^-2 Тл).

6. Прямолинейный проводник с током помещен в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,2 Тл. Найдите величину силы, действующую на проводник, если его длина l = 10 см, величина тока I = 3 А, а направление тока составляет с направлением вектора индукции магнитного поля угол α = 45° (4,2 · 10^-2 Н).

7. Жесткая проводящая квадратная рамка лежит на горизонтальной непроводящей поверхности и находится в магнитном поле, линии индукции которого параллельны двум сторонам рамки. Масса рамки m = 20 г, длина ее стороны а = 4 см, величина магнитной индукции В = 0,5 Тл. Какой величины ток следует пропустить по рамке, чтобы одна из ее сторон начала подниматься (I = 5 А)?

IV. Подведение итогов урока

Домашнее задание

Упражнение № 1 (1:2).

Р — 829; Р — 830.

infourok.ru

Решение задач. Сила Ампера — Магнитное поле — Основы электродинамики — Поурочные разработки к учебнику Г. Я. Мякишева, Б. Б. Буховцева — Физика — Поурочные планы к учебникам Мякишева Г. Я. и Касьянова В. А. 11 класс — разработки уроков — авторские уроки

Поурочные разработки к учебнику Г. Я. Мякишева, Б. Б. Буховцева

 

Основы электродинамики

 

Глава 1. Магнитное поле

 

Урок 4. Решение задач. Сила Ампера

Цель: отработка практических навыков при решении задач.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение материала

— Что устанавливает закон Ампера?

— Чему равен модуль силы Ампера?

— Сформулируйте правило, позволяющее определить направление силы Ампера.

— Приведите примеры использования силы Ампера.

III. Решение задач

1. В однородное магнитное поле внесены проводники с силами тока, направления которых указаны на рис. 2. Определите направления силы, действующей на каждый проводник со стороны магнитного поля.

2. Определить направление тока в проводнике, находящемся в магнитном поле, если действующая на проводник сила имеет направление:

3. Прямой проводник ab длиной l = 0,5 м, массой m = 0,5 г подвешен горизонтально на двух невесомых нитях оа и оb в однородном магнитном поле (см. рис. 4). В = 24,5 мТл и перпендикулярно к проводнику. Какой ток надо пропустить через проводник, чтобы одна из нитей разорвалась, если нить разрывается при нагрузке, равной силе, превышающей Mg — 39,2 мН.

4. Проводник с током I = 1 А, массой m = 20 г и длиной l = 20 м подвешен на двух тонких проволоках и помещен в однородное магнитное иоле с вектором , направленным вертикально (см. рис. 6). Величина индукции тока В = 0,5 Тл. На какой угол от вертикали отклонится проволока, поддерживающая проводник?

5. Рамка площадью S = 25 см², содержащая N = 100 витков провода, помещена в однородное магнитное поле так, что индукция параллельна плоскости рамки. При величине тока в каждом витке I = 1 А на рамку со стороны магнитного поля действует момент силы М = 5 · 10^-3 Н·м. Определить величину В вектора индукции магнитного поля (2 · 10^-2 Тл).

6. Прямолинейный проводник с током помещен в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,2 Тл. Найдите величину силы, действующую на проводник, если его длина l = 10 см, величина тока I = 3 А, а направление тока составляет с направлением вектора индукции магнитного поля угол α = 45° (4,2 · 10^-2 Н).

7. Жесткая проводящая квадратная рамка лежит на горизонтальной непроводящей поверхности и находится в магнитном поле, линии индукции которого параллельны двум сторонам рамки. Масса рамки m = 20 г, длина ее стороны а = 4 см, величина магнитной индукции В = 0,5 Тл. Какой величины ток следует пропустить по рамке, чтобы одна из ее сторон начала подниматься (I = 5 А)?

IV. Подведение итогов урока

Домашнее задание

Упражнение № 1 (1:2).

Р — 829; Р — 830.

compendium.su