Подготовка к ЕГЭ. Тест. Сила Лоренца.

11Т2 Сила Лоренца Вариант 1

Часть 1

К каждому из заданий 1 – 8 даны 4 варианта ответа, из которых только один правильный, укажите его

1. Сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со сто­роны магнитного поля, называется силой

1) Ампера 3) Лоренца

2) Кулона 4) Эрстеда

2. В магнитное поле влетает нейтрон и электрон. Отношение сил, действующих на эти частицы со стороны магнитного поля, равно

1) 0 2) 1 3) 2 4) 4

3. Куда направлена сила Лоренца, действующая

На протон, влетающий в магнитное поле так,

как пока­зано на рисунке?

1) влево 3) к нам

2) вправо 4) от нас

4.На протон, движущийся в магнитном поле с индукцией 0,2 Тл со скоростью 200км/с, действует сила

1) 1,6∙10^-15Н 3) 6,4∙10^-19Н
2) 64∙10^-19Н 4) 0,64∙10^-11Н

5. Заряженная частица влетает в магнитное поле перпендикулярно магнитным линиям. Работа силы Лоренца

1) положительна 3) равна нулю

2) отрицательна 4) зависит от знака заряда частицы

6. Каков знак заряда частицы, влетающей

в магнитное поле, если она попадает в

точку С? (см. рисунок)

1) положительный 2) отрицательный

3) частица не заряжена 4) нельзя определить

7. Работа какого из устройств основана на действии силы Лоренца?

1) трансформатор 3) масс-спектрограф

2) амперметр 4) спидометр

8. Положительно заряженный ион влетает в магнитное поле. Ради­ус его орбиты можно рассчитать по формуле

1) 2) 3) 4)

Вариант 1

Часть 2

В задании 9 требуется указать последовательность цифр, соответствующих правильному ответу. Цифры могут повторяться или не использоваться

9. Установите соответствие между физической величиной и её из­менением. Частица массой m и зарядом q движется в магнитном поле с индукцией В по окружности радиусом R со скоростью υ. Как изменятся радиус орбиты, период обращения и кинетическая энер­гия частицы при увеличении ее скорости?

Физическая величина Изменение величины

А) радиус орбиты 1) увеличится

Б) период обращения 2) уменьшится

В) кинетическая энергия 3) не изменится

Часть 3

Задание 10 представляет собой задачу, полное решение которой необходимо записать.

10. Электрон движется в магнитном поле с индукцией 4мТл. Чему равен период обращения электрона? Ответ округлите до целого и запишите в нc.

11Т2 Сила Лоренца Вариант 2

Часть 1

К каждому из заданий 1 – 8 даны 4 варианта ответа, из которых только один правильный, укажите его

1. Сила Лоренца находится по формуле

1) 2) 3) 4)

2. Сила Лоренца не действует на

1) электрон, вылетающий из магнитного поля

2) протон, влетающий в магнитное поле

3) движущийся по окружности электрон в магнитном поле

4) покоящийся в магнитном поле электрон

3. Протон движется в магнитном поле по окружности. Как направ­лен вектор скорости и ускорения частицы? —

1) вектор скорости – к центру окружности, вектор ускоре­ния –по касательной к окружности

2) вектор скорости – по касательной к окружности, вектор ускорения – к центру окружности

3) оба вектора по касательной к окружности

4) оба вектора к центру окружности

4. Протон влетает в магнитное поле снизу вверх
(см. рисунок). Вектор магнитной индукции

направлен

1) вверх 2) вниз 3) от нас 4) к нам

5. Масса заряженной частицы, движущейся в магнитном поле, мо­жет быть вычислена по формуле

1) 2) 3) 4)

6. Куда направлена сила Лоренца, действующая

на протон, влетающий в магнитное поле так,

как показа­но на рисунке?

1) влево 3) к нам

2) вправо 4) от нас

7. Работа какого из устройств основана на действии
силы Лоренца?

1) металлоискатель 3) вольтметр

2) ускоритель частиц 4) тахометр

Вариант 2

8. Электрон движется в магнитном поле со скоростью 107м/с по
окружности радиусом 1см. Индукция магнитного поля

1) 57Тл 2) 5,7Тл 3) 5,7мТл 4) 0,57мТл

Часть 2

В задании 9 требуется указать последовательность цифр, соответствующих правильному ответу. Цифры могут повторяться или не использоваться

9. Установите соответствие между физической величиной и её из­менением. Частица массой m и зарядом q движется в магнитном поле с индукцией В по окружности радиусом R со скоростью υ. Как изменятся радиус орбиты, период обращения и кинетическая энер­гия частицы при уменьшении её скорости?

Физическая величина Изменение величины

А) радиус орбиты 1) увеличится

Б) период обращения 2) уменьшится

В) кинетическая энергия 3) не изменится

Часть 3

Задание 10 представляет собой задачу, полное решение которой необходимо записать.

10. Пучок частиц попадает в камеру

масс-спектрографа в точке А со скоростью

3104м/с. Двигаясь в магнитном поле, частицы

попадают в точку С, расположенную на

расстоянии 18см от точки А. Чему равна

индукция магнитного поля, если отношение массы частицы к её заряду рав­но 6107 кг/Кл?

Определение силы Лоренца в физике.

(имя существительное)

Сила, действующая на заряженную частицу в электромагнитном поле.

• Электродвигатели

  • Если бы вы поместили движущуюся заряженную частицу в магнитное поле, она испытала бы силу , называемую силой Лоренца :
  • Следовательно, катушка с током в магнитном поле также будет чувствовать силу Лоренца .
  • Для прямого провода с током, который не движется, сила Лоренца составляет:
  • Направление силы Лоренца перпендикулярно направлению тока и магнитного поля и может быть найдено с помощью правила правой руки, показанного на .
  • Эта сила есть Лоренца сила на движущиеся заряды в проводнике.

• Суперпозиция сил

  • Принцип суперпозиции (свойство суперпозиции) утверждает, что для всех линейных сил общая сила является векторной суммой отдельных сил .
  • Таким образом, принцип предполагает, что общая сила является векторной суммой отдельных сил .
  • Суммарная сила , влияющая на движение заряда, будет векторной суммой двух сил .
  • (В этом конкретном примере движущегося заряда сила из-за наличия электромагнитного поля вместе называется Лоренца сила (см. ).
  • Лоренц сила f, действующая на заряженную частицу (с зарядом q) в движении (мгновенная скорость v).

• Примеры и приложения

  • Эта частота определяется равенством центростремительной силы и магнитной силы Лоренца заставить .
  • Магнитное поле заставляет электроны, притянутые к (относительно) положительной внешней части камеры, двигаться по спирали наружу по круговой траектории, что является следствием силы Лоренца .
  • Приравнивая приведенные выше выражения для силы , приложенной к иону, получаем:
  • Магнитные линии силы параллельны геометрической оси этой структуры.

• Электрические и магнитные силы

  • Сила за счет электрических и магнитных сил будет влиять на движение заряженных частиц.
  • Завиток электрической силы равен нулю, т.е.:
  • Лоренца сила представляет собой объединенную силу , действующую на заряженную частицу из-за электрических и магнитных полей, которые часто рассматриваются вместе для практических приложений.
  • Магнитные поля действуют на движущиеся заряды с силой .
  • Этот Force является одним из самых основных известных.

• Эффект Холла

  • Когда присутствует магнитное поле, не параллельное движению движущихся зарядов в проводнике, на заряды действует сила Лоренца .
  • Это противодействует магнитной силе , в конечном итоге до точки отмены, в результате чего поток электронов движется по прямой траектории.
  • Первоначально электроны притягиваются магнитным принудительно нажмите и следуйте за изогнутой стрелкой.
  • Эта сила становится достаточно сильной, чтобы компенсировать магнитную силу , поэтому будущие электроны следуют прямому (а не кривому) пути.

• Круговое движение

  • Магнитные силы могут заставить заряженные частицы двигаться по кругу или по спирали.
  • Ускорители частиц удерживают протоны по круговым траекториям с магнитной силой .
  • Итак, магнитная сила вызывает круговое движение?
  • (Если это происходит в вакууме, магнитное поле является доминирующим фактором, определяющим движение.) Здесь магнитная сила ( Лоренц сила ) создает центростремительную силу
  • Лоренц магнитная сила обеспечивает центростремительную силу , поэтому эти условия равны:

• Количественная интерпретация ЭДС движения

  • A ЭДС движения представляет собой электродвижущую силу (ЭДС), индуцированную движением относительно магнитного поля B.
  • Электродвижущая сила (ЭДС), вызванная движением относительно магнитного поля B, называется ЭДС движения.
  • В случае, когда петля проводника движется в магнит, показанный на (а), магнитная сила , действующая на движущийся заряд в петле, определяется как $evB$ ( Лоренца сила , e: заряд электрона).
  • Приравнивая две силы к , получаем $E = vB$.
  • Сформулируйте два представления, которые применяются для расчета электродвижущей силы

• Другая сила, зависящая от скорости: эффект Зеемана

  • Помните, что восстанавливающая сила является просто линейной аппроксимацией кулоновской силы и, следовательно, «пружинная постоянная» является первой производной кулоновской силы , вычисленной при равновесном радиусе электрона.
  • Теперь давайте предположим, что мы прикладываем силу , которая не является сферически симметричной.
  • Это приводит к еще одной силе на электронах формы $q \dot{\mathbf{r}} \times B\hat{\mathbf{z}}$ (из закона Лоренца силы ).
  • Добавление этой силы к гармонике ( $-k \mathbf{r}$ ) сила дает
  • Зееман был учеником великих физиков Оннеса и Лоренца в Лейдене.

• Тензоры

  • Воспользуемся матрицей Лоренца для преобразования в новый кадр
  • Это просто означает Лоренца инвариантное число в каждый момент времени.
  • Давайте сначала рассмотрим уравнение Лоренца силы ,

• Плотность фазового пространства

  • где ${\bf F}$ — сила , ускоряющая частицы.
  • Мы хотели бы определить некоторые величины, являющиеся интегралами по импульсному пространству, которые преобразуются просто при Лоренца преобразований.

NEET UG : сила Лоренца

Сила Лоренца — это сила, действующая на заряженную частицу в результате взаимодействия электрического и магнитного полей. Заряженная частица в электрическом поле всегда будет подвергаться действию силы поля величиной F=qE, независимо от ее заряда. Только когда заряженная частица движется с компонентом своей скорости, перпендикулярным магнитному полю, заряженная частица будет чувствовать силу магнитного поля. Если он движется по прямой линии, параллельной магнитному полю, он не будет испытывать никакой силы. Несмотря на то, что эти две силы часто исследуются независимо друг от друга, сумма этих двух сил дает силу, которую мы называем силой Лоренца.

Что такое сила Лоренца?

Движение электрически заряженных частиц (в большинстве случаев электронов) через проводящую среду в конечном счете отвечает за протекание электрического тока по проводнику. Соответственно, кажется логичным предположить, что сила, действующая на провод, когда он помещен в магнитное поле, на самом деле является равнодействующей сил, действующих на движущиеся заряды в цепи.

Направление этой силы меняется в зависимости от ситуации и определяется направлением скорости частицы и магнитного поля, а также знаком заряда частицы на частице. Чтобы вспомнить направление этой силы, можно использовать два метода. Оба метода являются вариантами «правила левой руки».

Формула силы Лоренца

F = q(E+V x B)

Где,

E – внешнее электрическое поле

B – магнитное поле

F – относится к сила, действующая на частицу

q – электрический заряд частицы

v – скорость

Применение силы Лоренца 

Центральная роль в широком спектре приложений, от электронных устройств и двигателей до датчиков от визуализации до биологических приложений играет роль силы Лоренца. Сила Лоренца — это сила, действующая на движущиеся заряженные частицы в магнитном поле.

Было продемонстрировано, что магнитное поле может сканировать ток и проводимость, что имеет широкий спектр биологических и медицинских применений, включая картирование электрической активности в мозге и сердце и обнаружение аберрантных тканей, таких как рак, по изменениям их электрических характеристик. С развитием новых методов визуализации, таких как магнитоакустическая визуализация тока, визуализация на эффекте Холла, ультразвуковая визуализация проводимости с помощью силы Лоренца, магнитоакустическая томография с магнитной индукцией и визуализация силы Лоренца токов действия с использованием магнитно-резонансной томографии, сила Лоренца играет все более важную роль.

Сила Лоренца, действующая на проводник с током, когда он находится в магнитном поле, выглядит следующим образом:

В электротехнике ток относится к движению заряженных частиц; поэтому, если провод с током поместить в магнитное поле, все заряженные частицы будут подвержены силе Лоренца. В результате потребовалось бы вычислить сумму сил, действующих на заряженные частицы при их движении. Это связано с тем, что сумма сил, действующих на движущиеся заряженные частицы, равнялась бы полной силе, действующей на проволоку.

Как только заряженная частица (ион) попадает в магнитное поле, на нее действует сила, перпендикулярная направлению скорости объекта и направлению магнитного поля. На основании изложенных ниже уравнений эта сила создает центростремительное ускорение и, как следствие, круговое движение частицы в среде. В отсутствие электрического поля происходит следующее:

F магнитное = F центростремительное

qvB = mv2/r

r = mv/qB.

Заключение 

Сила Лоренца — это сила, действующая на заряженную частицу в результате взаимодействия электрического и магнитного полей.