Магнитно поле
Магнитното поле се създава от движещи се заряди, т.е. от токове и постоянни магнити. Описва се с вектора на магнитната индукция B. На проводник с ток в магнитно поле действа сила на Ампер, а на движеща се заредена частица действа сила на Лоренц. Ако частицата влита перпендикулярно на еднородно поле, тя се движи по окръжност; на това се основават масспектрометрите и ускорителите.
Какво да запомним
- Магнитна индукция B, единица тесла (T).
- Сила на Ампер: F = BIl·sin α; посоката се определя по правилото на лявата ръка.
- Сила на Лоренц: F = qvB·sin α.
- Магнитен поток: Φ = BS·cos α, единица вебер (Wb).
- Линиите около прав проводник с ток са концентрични окръжности (правило на десния винт).
Пример
Проводник с дължина 0,5 m и ток 4 A е перпендикулярен на поле 0,1 T. Силата на Ампер е F = 0,1·4·0,5 = 0,2 N.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Кое правило определя посоката на силата на Ампер, действаща на проводник с ток в магнитно поле?
- Правилото на лявата ръка
- Правилото на десния винт
- Правилото на Ленц
- Правилото на Кирхоф
Отговор: Правилото на лявата ръка
Линиите влизат в дланта, четирите пръста сочат тока, а палецът показва силата.
Заредена частица влита перпендикулярно на линиите на еднородно магнитно поле. Как се движи тя?
- Равноускорено праволинейно
- Равномерно по окръжност
- Равномерно праволинейно
- По парабола
Отговор: Равномерно по окръжност
Силата на Лоренц е перпендикулярна на скоростта и играе ролята на центростремителна сила.
Рамка с площ 50 cm2 е перпендикулярна на линиите на поле с индукция 0,2 T. Какъв е магнитният поток през нея?
- 10 Wb
- 1·10−2 Wb
- 1·10−3 Wb
- 0,1 Wb
Отговор: 1·10−3 Wb
Φ = BS = 0,2·50·10−4 = 1·10−3 Wb.
Частица със заряд 1,6·10−19 C влита със скорост 106 m/s перпендикулярно на поле с B = 0,5 T. Каква сила на Лоренц действа на нея?
- 3,2·10−13 N
- 8·10−20 N
- 1,6·10−13 N
- 8·10−14 N
Отговор: 8·10−14 N
F = qvB = 1,6·10−19·106·0,5 = 8·10−14 N.
Каква е единицата за магнитна индукция в SI?
- Вебер (Wb)
- Хенри (H)
- Тесла (T)
- Фарад (F)
Отговор: Тесла (T)
Магнитната индукция B се измерва в тесли; веберът е единица за магнитен поток.
Какво създава магнитно поле?
- Неподвижните заряди
- Само гравитацията
- Неутралните атоми
- Движещите се заряди
Отговор: Движещите се заряди
Магнитното поле се създава от токове, т.е. от движещи се заряди, и от постоянни магнити.
Как се наричат полюсите на постоянния магнит?
- Северен и южен
- Положителен и отрицателен
- Анод и катод
- Горен и долен
Отговор: Северен и южен
Всеки магнит има северен (N) и южен (S) полюс.
Каква форма имат линиите на магнитното поле около прав проводник с ток?
- Радиални прави
- Концентрични окръжности
- Успоредни прави
- Отворени спирали
Отговор: Концентрични окръжности
Линиите са окръжности с център проводника; посоката им се дава от правилото на десния винт.
Каква сила на Ампер действа на проводник с дължина 0,2 m и ток 5 A, перпендикулярен на поле 0,4 T?
- 4 N
- 0,04 N
- 0,4 N
- 0,1 N
Отговор: 0,4 N
F = BIl = 0,4·5·0,2 = 0,4 N.
Каква е силата на Ампер, ако проводникът с ток е успореден на линиите на магнитното поле?
- Максимална
- Равна на BIl
- Равна на BI/l
- Нула
Отговор: Нула
При α = 0° е sin α = 0, затова силата е нула.
Каква работа извършва силата на Лоренц върху движеща се заредена частица?
- Не извършва работа
- Положителна работа
- Отрицателна работа
- Работа, равна на qvB
Отговор: Не извършва работа
Силата на Лоренц е перпендикулярна на скоростта, затова не променя кинетичната енергия.
Под какъв ъгъл спрямо линиите на полето трябва да се движи заредена частица, за да е силата на Лоренц максимална?
- 0°
- 90°
- 45°
- 180°
Отговор: 90°
F = qvB·sin α е максимална при sin α = 1, т.е. при α = 90°.
Проводник с дължина 0,1 m и маса 10 g е хоризонтален в хоризонтално поле 0,5 T, перпендикулярно на него. Какъв ток трябва да тече, за да се уравновеси силата на тежестта? (g = 10 m/s2)
- 0,2 A
- 20 A
- 2 A
- 0,5 A
Отговор: 2 A
BIl = mg, I = 0,1/(0,5·0,1) = 2 A.
Протон влита перпендикулярно в поле 0,1 T със скорост 106 m/s. Какъв е радиусът на траекторията му? (m = 1,67·10−27 kg, q = 1,6·10−19 C)
- ≈ 1 cm
- ≈ 1 m
- ≈ 1 mm
- ≈ 10 cm
Отговор: ≈ 10 cm
r = mv/(qB) = 1,67·10−21/(1,6·10−20) ≈ 0,1 m.
Рамка с площ 0,04 m2 е в поле 0,5 T, а нормалата ѝ сключва ъгъл 60° с линиите на полето. Какъв е магнитният поток?
- 0,01 Wb
- 0,02 Wb
- ≈ 0,017 Wb
- 0,005 Wb
Отговор: 0,01 Wb
Φ = BS·cos α = 0,5·0,04·0,5 = 0,01 Wb.