Вопрос №10 Сила Лоренца.
Т.к. электрический ток представляет из себя направленное движение электрических зарядов, то можно предположить, что магнитное поле действует именно на движущиеся заряды.
Лоренц предположил, что сила, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд, определяется по формуле (4.7)
Fл
= q
(
*B)
(4.7)
q - величина заряда
V – скорость заряда
B – индукция магнитного поля.
Направление силы Лоренца определяется правилом Левой руки.
Применение: если рассматривается движение отрицательного заряда магнитного поля, то вытянутые 4 пальца следует направлять в сторону, противоположную скорости движения отрицательного заряда.
Движение заряженных частиц в магнитном поле.
Предположим, что частица с зарядом q влетает в магнитное поле с индукцией «В» перпендикулярно силовым линиям.
Таким образом сила Лоренца Fл перпендикулярна направлению скорости, и, следовательно, является центростремительной силой.
R = (m * υ) / (q * B)
Таким образом траектория движения частицы, влетающей в магнитное поле перпендикулярно силовым линиям, является окружность, радиус которой определяется по ф-ле 4.8
Пусть заряженная частица влетает в магнитное поле со скоростью V, направленной под углом α к магнитным силовым линиям.
Разложим скорость на 2 составляющие: параллельно и перпендикулярно магнитному полю.
V|| = V * cosα
VL = V * sinα
Наличие параллельной составляющей приводит к равномерному и прямолинейному движению частицы вдоль силовой линии магнитного поля, т.к. в этом случае сила Лоренца на частицу не действует. Перпендикулярная составляющая скорости приводит к вращению частицы в магнитном поле. Складывая два этих движения (исходя из принципа независимости движения) получаем, что траекторией частицы является спираль.
Вопрос №11 Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток.
Магнитным потоком называется скалярная физическая величина, которая равна:
dФ = B * dS = * dS * cos a (5.1)
Индукция магнитного поля: В
dS- площадь контура, пронизываемого полем.
α - угол между направлением магнитного поля и нормалью к плоскости контура.
В опытах Фарадея было установлено, что при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в этом контуре возникает электрический ток, называемый индукционным током.
Наличие тока означает, что при изменении магнитного потока в контуре возникает электродвижущая сила, называемая Э.Д.С. индукции:
Εi = - dФ / dt (5.2) Закон электромагнитной индукции Фарадея:
Наличие знака «-» опредеятся правилом «Ленса»:
Правило Ленса:
Индукционный ток всегда имеет такое направление, чтобы создаваемое им магнитное поле компенсировало изменение магнитного потока, вызвавшего этот ток.
«Индукционный ток всегда имеет такое направление, чтобы препятствовать причине, его вызвавшей.»
Магнитный ток можно изменить тремя способами:
Изменяя величину магнитной индукции (приближая или удаляя постоянный магнит, увеличивая или уменьшая силу тока в обмотке электромагнита.)
Изменяя площадь контура, пронизываемого магнитным полем.
Изменяя угол альфа. Этот способ используется для получения тока на различных электростанциях.
Катушкой индуктивности, или соленоидом, называется электрический прибор, представляющий плотно навитые витки, изолированные друг от друга. Внутри соленоида создаётся однородное магнитное поле, т.е. такое поле, индукция которого во всех точках одинакова по величине и по направлению.
Если электрический ток протекает по катушке индуктивности, то он создаёт внутри неё магнитное поле. Это магнитное поле, пронизывая поперечное сечение катушки, создаёт свой собственный магнитный поток. При изменении тока этот магнитный поток изменяется, и следовательно, возникает электродвижущая сила, которая в данном случае называется Э.Д.С. самоиндукции.
Ф = L * I (5.3)
Магнитный поток, создаваемый в катушке индуктивности пропорционален току. Коэффициент пропорциональности «L» называется индуктивностью катушки(контура). Индуктивность не зависит от силы тока, а определяется только формой, геометрическими размерами катушки и магнитными свойствами среды (наличием или отсутствием сердечника).
Εsi = - L * (dI / dt) (5.4)