Site Loader
Posted on 15.07.1978

Содержание

Контрольная работа по физике. 11 класс. Сила Ампера. Сила Лоренца

Контрольная работа по физике. 11 класс. Сила Ампера. Сила Лоренца. Составила учитель физики МБОУ СОШ №28 Борисова Анастасия Евгеньевна

Перед вами Контрольная работа состоит из 10 заданий, которые включают в себя тестовые задания, ответ на них нужно выбрать из предложенных вам вариантов. Работа рассчитана на 45 минут. Перед вами Контрольная работа состоит из 10 заданий, которые включают в себя тестовые задания, ответ на них нужно выбрать из предложенных вам вариантов. Работа рассчитана на 45 минут.

Критерий оценивания: Критерий оценивания: «5» – выполнил всё задание правильно; «4» — выполнил всё задание с 1-2 ошибками; «3» – часто ошибался, выполнил правильно только половину задания; «2» – не выполнил 7 и более заданий Желаем удачи!

На что действует магнитное поле? На что действует магнитное поле? А) На покоящиеся электрически заряженные частицы Б) На электромагнитные не заряженные частицы В) На движущееся электрически заряженные частицы Г) На магнитные не заряженные частицы

2. Чему равен модуль индукции магнитного поля? 2. Чему равен модуль индукции магнитного поля? А) B= Б) B= В) B= Г) B=  

3. Правило левой руки гласит: 3. Правило левой руки гласит: А) Вытянутые четыре пальца покажут направление магнитной составляющей если расположить их так чтобы вектор магнитной индукции магнитного поля входил в них, а отогнутый на 90 градусов большой палец показывал направление тока. Б) Ладонь нужно расположить так чтобы вытянутые четыре пальца совпадали с направлением вектора скорости частицы, затем в ладонь должен входить вектор индукции магнитного поля, тогда большой палец, который перпендикулярен другим покажет направление магнитной составляющей.

4. Сила Ампера: 4. Сила Ампера: А) Fa=ILBsinα Б) Fa= Lbsinα В) Fa=ILsinα Г)Fa=  

5. 1 ампер-это? 5. 1 ампер-это? А) 1 ампер- это сила постоянного тока, который протекая по двум перпендикулярным проводникам конечной длины и малой площади поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает на каждом отрезке проводника 1м силу взаимодействия, равную 3*〖10〗^7 Н. Б) 1 ампер- это сила постоянного тока, который протекая по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает на каждом отрезке проводника 1м силу взаимодействия, равную 2* Н.  

6. Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции B. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза? 6. Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции B. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза? А) не изменится Б) уменьшится в 4 раза В) увеличится в 2 раза Г) уменьшится в 2 раза

7. Как направлена сила Ампера, действующая на проводник № 1 (см. рисунок), если все три проводника тонкие, лежат в одной плоскости, параллельны друг другу и расстояния между соседними проводниками одинаково? (I — сила тока.) 7. Как направлена сила Ампера, действующая на проводник № 1 (см. рисунок), если все три проводника тонкие, лежат в одной плоскости, параллельны друг другу и расстояния между соседними проводниками одинаково? (I — сила тока.) А) к нам Б) от нас В) вверх Г) вниз

8. В некоторый момент времени скорость электрона движущегося в магнитном поле, направлена вдоль оси х (см. рисунок). Как направлен вектор магнитной индукции если в этот момент сила Лоренца, действующая на электрон, направлена вдоль оси у? 8. В некоторый момент времени скорость электрона движущегося в магнитном поле, направлена вдоль оси х (см. рисунок). Как направлен вектор магнитной индукции если в этот момент сила Лоренца, действующая на электрон, направлена вдоль оси у? А) из плоскости чертежа от нас Б) в отрицательном направлении оси х В) в положительном направлении оси х Г) из плоскости чертежа к нам

9. 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? 9. 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? А) перпендикулярно плоскости рисунка вверх Б) горизонтально влево В) горизонтально вправо Г) перпендикулярно плоскости рисунка вниз

10. Протон p влетает по горизонтали со скоростью v в вертикальное магнитное поле индукцией B между полюсами электромагнита (см. рисунок). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F? 10. Протон p влетает по горизонтали со скоростью v в вертикальное магнитное поле индукцией B между полюсами электромагнита (см. рисунок). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F? 1) вертикально вниз 2) вертикально вверх 3) горизонтально к нам 4) горизонтально от нас

Ответы Ответы 1. В ( магнитное поле действует на движущееся электрически заряженные частицы)

2. модуль индукции магнитного поля? А) B=

Тест по дисциплине «Физика (Сила Ампера, сила Лоренца)» для УГНТУ

Раздел 5. Сила Ампера, сила Лоренца
1. Прямолинейный проводник длиной 0,2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 300 к вектору индукции.


Чему равен модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля при силе тока в нем 2 А?
1) 0,2 Н
2) 0,8 Н
3) 3,2 Н
4) 20 Н

2. 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

3. Протон p, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет скорость , перпендикулярно вектору индукции B магнитного поля, направленному вертикально.


Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F?
1) от наблюдателя
2) к наблюдателю
3) горизонтально вправо
4) вертикально вниз

4. На участок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл при силе тока в проводнике 20 А и направлении вектора индукции магнитного поля под углом 370 к проводнику, действует сила Ампера, приблизительно равная
1) 12 Н
2) 16 Н
3) 1 200 Н
4) 1 600 Н

5. Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет ток 6 А, находится в однородном магнит­ном поле. Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом 300 к вектору В. Сила, дей­ствующая на проводник со стороны магнитного поля, равна

1) 0,075 Н
2) 0,3 Н
3) 0,6 Н
4) 120 Н

6. Какое явление наблюдалось в опыте Эрстеда?
1) взаимодействие двух параллельных проводников с током
2) взаимодействие двух магнитных стрелок
3) поворот магнитной стрелки вблизи проводника при пропускании через него тока
4) возникновение электрического тока в катушке при вдвигании в нее магнита

7. Как направлена сила Ампера, действующая на проводник № 1 (см. рисунок),

если все три проводника тонкие, лежат в одной плоскости, параллельны друг другу и расстояния между соседними проводниками одинаково? (I — сила тока.)

1) к нам
2) от нас
3) вверх
4) вниз

8. Заряженная частица движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменится частота об­ращения частицы, если уменьшить ее кинетическую энергию в 2 раза?
1) уменьшится в 2 раза
2) уменьшится в 8 раз
3) не изменится
4) увеличится в 8 раз

9. Проводник с током 10А длиной 2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл. Причем направление магнитного поля составляет 300 с направлением тока. Чему равна сила со стороны магнитного поля, действующая на проводник?
1) 7 Н
2) 5 Н
3) 8,66 Н
4) 2 Н

10. К прямолинейному горизонтальному участку провода, по которому протекает постоянный ток I, медленно поднесли снизу постоянный магнит, как показано на рисунке. Куда направлена магнитная сила, действующая на провод?


1) вверх
2) вниз
3) «на нас»
4) «от нас»

10. Направление силы Лоренца

А 1

Протон , влетевший в зазор между полюсами электро-магнита, имеет горизонтальную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля, направленного вниз (см. рисунок). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца ?

1) Вертикально вниз

2) Вертикально вверх

3) Горизонтально на нас

4) Горизонтально от нас

А 2

Протон , влетевший в зазор между полюсами электро-магнита, имеет горизонтальную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля, направленного вниз (см. рисунок). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца ?

1) Вертикально вниз

2) Вертикально вверх

3) Горизонтально к нам

4) Горизонтально от нас

А 3

Электрон , влетевший в зазор между полюсами электро-магнита, имеет горизонтальную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля (см. рисунок). Куда направлена действующая на него сила Лоренца ?

1) К нам из-за плоскости рисунка

2) От нас перпендикулярно плоскости рисунка

3) Горизонтально влево в плоскости рисунка

4) Горизонтально вправо в плоскости рисунка

А 4

Электрон , влетевший в зазор между полюсами электро-магнита, имеет горизонтальную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля (см. рисунок). Куда направлена действующая на него сила Лоренца ?

1) К нам из-за плоскости рисунка

2) От нас перпендикулярно плоскости рисунка

3) Горизонтально влево в плоскости рисунка

4) Горизонтально вправо в плоскости рисунка

А 5

Электрон e–, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтально направленную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля (см. рисунок). Куда направлена действующая на электрон сила Лоренца?

1) Вертикально вниз 2) Вертикально вверх

3) Горизонтально влево 4) Горизонтально вправо

А 6

Электрон e–, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтально направленную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля (см. рисунок). Куда направлена действующая на электрон сила Лоренца ?

1) Вертикально вниз 2) Вертикально вверх

3) Горизонтально влево 4) Горизонтально вправо

Опубликованные материалы на сайте СМИ «Солнечный свет». Статья Контрольная работа по теме «Магнитное поле. Электромагнитная индукция.» 11 класс. Автор: ВОРОБЬЕВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА.

Автор: ВОРОБЬЕВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА
Контрольная работа для 11 класса по теме «Магнитное поле. Электромагнитная индукция» представлена в 4 вариантах. Время выполнения работы-45 минут(1 урок)

11 класс 
Контрольная работа №1 
Магнитное поле. Электромагнитная индукция 
Вариант 1 

Часть 1. 

1.  

На рисунке изображен горизонтальный проводник, по которому 

течет электрический ток в направлении «от нас». В точке 

A

 вектор 

индукции магнитного поля направлен (вертикально вниз,  верти-
кально вверх, влево, вправо)     
 
Ответ:_____________________________  

 
2.  

По проволочному витку течет электрический ток в на-

правлении, указанном стрелкой. Виток расположен в гори-
зонтальной плоскости. В центре витка вектор индукции маг-
нитного поля направлен (вертикально вниз,  вертикально 
вверх, влево, вправо)     
 
Ответ:_____________________________  

 
3.  

Электрон имеет скорость, направленную горизон-

тально вдоль прямого длинного проводника с 
током 

I

 . Куда направлена действующая на электрон 

сила Лоренца? ( вертикально вниз ↓,  вертикально 
вверх ↑,  к нам  ,  горизонтально вправо →) 
 
Ответ:_____________________________ 

 

 
4.  

Прямолинейный проводник длиной 

L

 с током 

I

 помещен в однородное 

магнитное поле так, что направление вектора магнитной индукции 

B

 пер-

пендикулярно проводнику. Если силу тока уменьшить в 2 раза, а индукцию 
магнитного поля увеличить в 4 раза, то действующая на проводник сила 
Ампера 
Ответ:_____________________________  

 
5.  

Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электро-

магнитной индукции? 
1) взаимное отталкивание двух параллельных проводников с током, по ко-
торым токи протекают в противоположных направлениях 
2) самопроизвольный распад ядер 
3) отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током 
4) возникновение тока в металлической рамке, находящейся в постоянном 
магнитном поле, при изменении формы рамки 
Ответ:_____________________________  

6.  

На рисунке показаны два способа вращения проволочной рамки в 

однородном магнитном поле, линии 
индукции которого идут из 
плоскости чертежа. Вращение 
происходит вокруг оси MN. Ток в 
рамке 

1) существует в обоих случаях  
2) не существует ни в одном из случаев 

 3) существует только в первом случае 
 4) существует только во втором случае 

 

Ответ:_____________________________ 

 

7. 

 

 

Ответ:_____________________________ 

 

 
8. 

Частица массой 

m

, несущая заряд 

q

, движется в однородном магнитном 

поле с индукцией 

В

 по окружности радиусом 

R

 со скоростью  . Как изме-

нятся физические величины при увеличении скорости её движения?  
А) Радиус траектории  
Б) Период обращения  
B) Кинетическая энергия  

1) увеличится 
2) уменьшится 
3) не изменится 

 

А 

Б 

В 

 

 

 

 
 
 
 

 

B

 

N 

M 

N 

M 

B

 

Часть 2. 

9.

 Протон влетает в однородное магнитное поле индукцией 0,2 Тл и 

движется по окружности. Определите период обращения протона. 
 

10

. Определите силу тока в проводе, если на участок этого провода длиной 

20  см  действует  с  силой  0,5  Н  однородное  магнитное  поле,  магнитная 
индукция  которого  1  Тл.  При  этом  угол  между  направлением  линий 
магнитной индукции и тока равен 30

0

. 

 

11. 

 

Вдоль       наклонной  плоскости,   образующей  с  горизонталью  угол 

30

0 

проложены  рельсы,  по  которым    может          скользить  проводящий 

стержень массой 1 кг. Какой минимальной величины ток нужно пропустить 
по  стержню,  чтобы  он  оставался  в  покое,  если  вся  система  находится  в 
однородном  магнитном  поле  с  индукцией    В  =  0,2  Тл,  направленной 
вертикально?  Коэффициент  трения  стержня  о  рельсы  равен    0,2  , 
расстояние между ними l= 0,5 м. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

11 класс 
Контрольная работа №1 
Магнитное поле. Электромагнитная индукция 
Вариант 2 

Часть 1. 

1.  

На рисунке изображен горизонтальный проводник, по которому 

течет электрический ток в направлении «к нам». В точке 

A

 вектор 

индукции магнитного поля направлен (вертикально вниз,  верти-
кально вверх, влево, вправо)     
 
Ответ:_____________________________  

 
2.  

По проволочному витку течет электрический ток в на-

правлении, указанном стрелкой. Виток расположен в вер-
тикальной плоскости. Точка 

А

 находится на горизонталь-

ной прямой, проходящей через центр витка перпендику-
лярно его плоскости. Как направлен вектор индукции магнитного поля тока 
в точке 

А

? (вертикально вниз,  вертикально вверх, влево, вправо)     

 
Ответ:_____________________________  

 
3.  

Электрон, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет 

горизонтально направленную скорость, перпендикулярную вектору 
магнитной индукции магнитного поля (см. рисунок). Куда направлена 
действующая на него сила Лоренца? ? (вертикально вниз,  вертикально 
вверх, влево, вправо)     
 
Ответ:_____________________________  

 
4.

 На проводник №2 со стороны двух других 

проводников действует сила Ампера. 

Все проводники тонкие, лежат в одной плоскости, 
параллельны друг другу, и расстояния между 
соседними проводниками одинаковы,  
I – сила тока. Сила Ампера в этом случае направлена 

(вверх  ,  вниз  , 

 

от нас  , равна нулю) 

Ответ:_____________________________  

 
5.  

Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электро-

магнитной индукции? 
1) отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током 
2) взаимное притяжение двух параллельных проводников с сонаправленны-
ми токами 
3) возникновение тока в металлической рамке, вращающейся в постоянном 

магнитном поле 
4) выбивание электрона из поверхности металла при освещении его светом 
 
Ответ:_____________________________  

 
6.  

В некоторой области пространства создано однород-

ное магнитное поле. Квадратная металлическая рамка 
движется через границу этой области с постоянной 
скоростью v, направленной вдоль плоскости рамки и 
перпендикулярно вектору магнитной индукции. ЭДС 
индукции, генерируемая при этом в рамке, равна E. 
Какой станет ЭДС, если рамка будет двигаться со ско-
ростью v/4? 
 
Ответ:_____________________________ 

 

 
7. 

На рисунке приведен график зависимости силы 

тока в катушке индуктивности от времени. В каком 
промежутке времени ЭДС самоиндукции принимает 
наименьшее значение по модулю? 
Ответ:_____________________________ 

 

 
8.  

Частица массой 

m

, несущая заряд 

q

, движется в однородном магнитном 

поле с индукцией 

В

 по окружности радиусом 

R

 со скоростью  . Как изме-

нятся физические величины при увеличении индукции магнитного поля? 
Установите соответствие.  
А) Радиус траектории  
Б) Период обращения  
B) Угловая скорость 

1) увеличится 
2) уменьшится 
3) не изменится 

А 

Б 

В 

 

 

 

 

Часть 2. 

9

. Протон в магнитном поле индукцией 0,01 Тл описал окружность 

радиусом 10 см. Найдите скорость протона. 
 

10.

 Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет ток 6 А, на-

ходится в однородном магнитном поле. Модуль вектора магнитной индук-
ции 0,2 Тл, проводник расположен под углом 30° к вектору 

В

. Сила, дей-

ствующая на проводник со стороны магнитного поля, равна 

 
 

11.

 

На проводящих рельсах, проложенных на наклонной плоскости, в 

однородном вертикальном магнитном поле находится горизонтальный 
прямой проводник прямоугольного сечения массой 20 г. Плоскость

 

наклонена к горизонту под углом 30º. Расстояние между рельсами 40 см. 
Когда рельсы подключены к источнику тока, по проводнику протекает 
постоянный ток 11 А. При этом проводник поступательно движется вверх 
по рельсам равномерно и прямолинейно. Коэффициент рения между 
проводником и рельсами 0,2. Чему равен модуль индукции магнитного 
поля?

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
11 класс 
Контрольная работа №1 
Магнитное поле. Электромагнитная индукция 
Вариант 3 

Часть 1. 

1.  

На рисунке изображен горизонтальный проводник, по 

которому течет электрический ток в направлении «от 
нас». В точке 

A

 вектор индукции магнитного поля направлен 

(вертикально вниз,  вертикально вверх, влево, вправо)     
 
Ответ:_____________________________ 

 

 
2.  

По проволочному витку течет электрический ток в направле-

нии, указанном стрелкой. Виток расположен в горизонтальной 
плоскости. В центре витка вектор индукции магнитного поля на-
правлен (вертикально вниз,  вертикально вверх, влево, вправо)     
 
Ответ:_____________________________ 

 

 
3.

 Электрон имеет горизонтальную скорость, направленную 

вдоль прямого длинного проводника с током. Куда направ-
лена(вертикально вниз ↓, горизонтально влево ←, к нам, 
вертикально вверх ↑) действующая на электрон сила Лоренца ? 
 

 

 

Ответ:_____________________________ 

 

 
4.  

Прямолинейный проводник длиной 

L

 с током 

I

 помещен в однородное 

магнитное поле перпендикулярно линиям индукции 

B

. Как изменится сила 

Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а 
силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза? 
 
Ответ:_____________________________  

 
5.  

Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электро-

магнитной индукции? 
1) возникновение силы, действующей на заряженную частицу, помещённую 
в электрическое поле 
2) возникновение разности потенциалов между концами разомкнутого ме-
таллического кольца при вдвигании в кольцо постоянного магнита 
3) взаимное притяжение двух параллельных проводников с током, по кото-
рым ток протекает в одинаковом направлении 
4) вылет электронов с поверхности металла при его нагревании 
Ответ:_____________________________  

 
6.  

В некоторой области пространства создано однород-

ное магнитное поле. Квадратная металлическая рамка 
площади 

S

 пересекает границу области однородного 

магнитного поля с постоянной скоростью  , направ-
ленной вдоль плоскости рамки и перпендикулярно век-
тору магнитной индукции. При этом в ней возникает 
ЭДС индукции. Какой станет ЭДС, если так же будет двигаться квадратная 
рамка площади S/4 изготовленная из того же материала? 
 
Ответ:_____________________________ 

 

 
7. 

На рисунке показан график зависимости 

силы эл. тока, текущего в катушке индуктив-
ности, от времени. Модуль ЭДС индукции 
принимает минимальное значение в проме-
жутке времени 
 
Ответ:_____________________________ 

 

 
8.  

Частица массой 

m

, несущая заряд 

q

, движется в однородном магнитном 

поле с индукцией 

В

 по окружности радиусом 

R

 со скоростью  . Как изме-

нятся физические величины при уменьшении скорости её движения? 
Установите соответствие.  
А) Радиус траектории  
Б) Период обращения  
B) Импульс 

1) увеличится 
2) уменьшится 
3) не изменится 

А 

Б 

В 

 

 

 

 

Часть 2. 

 
9.

  Электрон  движется  по  окружности  в  однородном  магнитном  поле 

индукцией 5 мТл. Найдите период обращения электрона.  

 
10.

 

Участок  проводника  длиной  10 см  находится  в  магнитном  поле 

индукцией  50 мТл.  Сила  Ампера  при  перемещении  проводника  на  8 см  в 
направлении своего действия совершает работу 0,004 Дж. Чему равна сила 
тока,

 

протекающего 

по 

проводнику? 

Проводник 

расположен 

перпендикулярно линиям магнитной индукции. 
 

11.

  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

.  Угол  наклона  плоскости 

 Отношение  массы 

стержня 

к 

его 

длине 

 Модуль 

индукции 

магнитного 

поля 

 Ускорение стержня 

Чему равна сила тока в стержне? 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
α 
 

11 класс 
Контрольная работа №1 
Магнитное поле. Электромагнитная индукция 
Вариант 4 

Часть 1 

1.  

На рисунке изображен горизонтальный проводник, по кото-

рому течет электрический ток в направлении «к нам». В 
точке 

A

 вектор индукции магнитного поля направлен 

(вертикально вниз,  вертикально вверх, влево, вправо)     
 
Ответ:_____________________________ 

 

 
2.  

По проволочному витку течет электрический ток в направ-

лении, указанном стрелкой. Виток расположен в вертикаль-
ной плоскости. В центре витка вектор индукции магнитного 
поля тока направлен (вертикально вниз,  вертикально вверх, влево, впра-
во)     
Ответ:_____________________________ 

 

 
3.  

Протон имеет скорость, направленную горизонтально 

вдоль прямого длинного проводника с током. Куда на-
правлена(вертикально вниз ↓, горизонтально влево ←, от 
нас, вертикально вверх ↑)  действующая на протон сила Лоренца?

 

 
Ответ:_____________________________ 

 

 
4

. 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 
которого 

В 

направлен горизонтально влево 

(см. рисунок, вид сверху). Куда направлена вызванная 
этим полем сила Ампера, действующая на проводник 3-4? 
(вертикально вверх , вертикально вниз , вправо 

, влево 

) 

Ответ:_____________________________  

 
5.  

Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электро-

магнитной индукции? 
1) отклонение стрелки амперметра, включённого в электрическую цепь, со-
держащую источник тока 
2) отталкивание алюминиевого кольца, подвешенного на нити, при вдвига-
нии в него постоянного магнита 
3) притяжение двух разноимённо заряженных частиц 
4) отклонение магнитной стрелки рядом с проводом с электрическим током 

 
Ответ:_____________________________  

 
6.   

Виток  провода  находится  в  магнитном  поле,  перпендикулярном 

плоскости  витка,  и  своими  концами  замкнут  на  амперметр.  Магнитная 
индукция поля меняется с течением времени согласно графику на рисунке. 
В  какой  промежуток  времени  амперметр  покажет  наличие  электрического 
тока в витке? 
 
 
 
 
 

Ответ:_____________________________ 

 

 
7 .

На рисунке приведен график зависимости силы 

тока в катушке индуктивности от времени. В каком 
промежутке времени ЭДС самоиндукции принимает 
наибольшее значение по модулю? 
 
Ответ:_____________________________ 

 

 
8.  

Частица массой 

m

, несущая заряд 

q

, движется в однородном магнитном 

поле с индукцией 

В

 по окружности радиусом 

R

 со скоростью  . Как изме-

нятся физические величины при уменьшении индукции магнитного поля? 
Установите соответствие.  
А) Радиус траектории  
Б) Период обращения  
B) Угловая скорость 

1) увеличится 
2) уменьшится 
3) не изменится 

А 

Б 

В 

 

 

 

 

Часть 2. 

9.

 Электрон попадает в однородное магнитное поле с индукцией 0,1

 

Тл и 

продолжает двигаться по окружности радиусом 0,5 см. Определите 
скорость движения электрона. 

10

. 

 

 

0      1     2      3     4 

t, с 

В 

11

. По параллельным рельсам, наклоненным под углом 

 к 

горизонтали, соскальзывает без трения проводящий брусок 
массой 

 г. В верхней части рельсы замкнуты резистором с 

сопротивлением 

 Ом. Вся система находится в однородном 

магнитном поле, направленном вертикально. Чему равна сила тока  , 
текущего по бруску, если известно, что он движется с постоянной 
скоростью 

 м/с? Сопротивлением бруска и рельсов пренебречь, 

ускорение свободного падения принять 

 м/с .  

 

 

Презентация на тему: Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу. Сила Лоренца

1

Первый слайд презентации: Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу. Сила Лоренца

План урока: Выполните тест «магнитное поле-3». Изучите новый материал и сделайте конспект (его нужно будет сфотографировать и прислать на проверку). Прорешайте задачи, поставив презентацию на воспроизведение (сначала попробуйте дать ответ, а затем смотрите решение). Если какие-то вопросы остались непонятными, сообщите заранее (для подготовки видеообзора ).

Изображение слайда

2

Слайд 2: Сила Лоренца

Сила Лоренца – сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца равна произведению модуля заряда на скорость движения частицы, магнитную индукцию и синус угла между вектором скорости и вектором магнитной индукции. F=|q|∙ V∙B∙sin α

Изображение слайда

3

Слайд 3: Вывод формулы силы Лоренца

Изображение слайда

4

Слайд 4: Направление силы Лоренца

Правило левой руки. Правило левой руки : 4 пальца левой руки направлены по движению положительного заряда; Вертикальная составляющая вектора магнитной индукции входит в ладонь; Большой палец отогнутый на угол 90˚ покажет направление силы Лоренца.

Изображение слайда

5

Слайд 5: Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле. (случай первый)

Вектор магнитной индукции поля перпендикулярен вектору скорости частицы. Как направлена сила Лоренца? Магнитное поле не меняет модуля скорости частицы – меняет только направление движения частицы. Выведем формулы, характеризующие движение частицы в магнитном поле.

Изображение слайда

6

Слайд 6: Вывод формул, характеризующих движение частицы в магнитном поле

Второй закон Ньютона: (1) Сила Лоренца: (2) Центростремительное ускорение: (3) Из формул (1), (2), (3): После сокращения: (4)

Изображение слайда

7

Слайд 7: Радиус кривизны траектории и период обращения частицы в магнитном поле

Из формулы получим формулу радиуса кривизны траектории частицы: Найдем период (время одного оборота) обращения частицы в магнитном поле: Таким образом:

Изображение слайда

8

Слайд 8: Траектория частицы в однородном магнитном поле (вид сверху)

Частица влетает в магнитное поле перпендикулярно силовым линиям.

Изображение слайда

9

Слайд 9: Решение задач

Изображение слайда

10

Слайд 10: Задача 18

Протон влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтальную скорость, перпендикулярную вектору магнитной индукции, направленного вертикально. Куда направлена действующая на него сила Лоренца? По правилу левой руки: 4 пальца направляются по вектору скорости частицы; вектор магнитной индукции входит в ладонь; большой палец покажет направление силы Ампера. Сила Ампера направлена горизонтально к нам.

Изображение слайда

11

Слайд 11: Задача 19

Электрон, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтально направленную скорость, перпендикулярную вектору индукции. Куда направлена действующая на него сила Лоренца? Используя правило левой руки… Сила Лоренца направлена вертикально вверх.

Изображение слайда

12

Слайд 12: Задача 20

Как изменится период обращения заряженной частицы в однородном магнитном поле при увеличении ее скорости в 5 раз? Рассматривается нерелятивистский случай. Период обращения частицы в магнитном поле определяется формулой: T=2 π R/V=2 π m/|q|∙B Из этой формулы видно, что период обращения частицы не зависит от ее скорости в магнитном поле.

Изображение слайда

13

Слайд 13: Задача 21

Нейтрон и протон влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции с одинаковыми скоростями. Чему равно отношение модуля силы, действующей на нейтрон к модулю силы, действующей на протон В магнитном поле действует сила Лоренца: F=|q|∙V∙B∙sin α Но сила Лоренца действует только на протон, т.к. нейтрон не имеет заряда. Отношение сил равно нулю.

Изображение слайда

14

Слайд 14: Задача 22

Электрон и протон влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции с одинаковыми скоростями. Чему равно отношение модулей сил, действующих на них со стороны магнитного поля? На электрон и протон действует сила Лоренца. F=|q|∙ V∙B∙sin α Следовательно, сила, действующая на частицы зависит от величины заряда частиц. Заряды электрона и протона равны, значит, равны и силы, действующие на них. Ответ: отношение сил равно 1.

Изображение слайда

15

Слайд 15: Задача 23

Электрон и α -частица влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции с одинаковыми скоростями. Чему равно отношение модуля силы, действующей со стороны магнитного поля на электрон к модулю силы, действующей на α -частицу. На электрон и α-частицу действует сила Лоренца. F=|q|∙ V∙B∙sin α Следовательно, сила, действующая на частицы зависит от величины заряда частиц. Заряд электрона в 2 раза меньше заряда α -частицы. Ответ: отношение сил равно 1:2.

Изображение слайда

16

Слайд 16: Задача 24

Два первоначально покоившихся электрона ускоряются в электрическом поле: первый проходит разность потенциалов U, второй 2 U.Ускорившиеся электроны влетают в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Чему равно отношение радиусов кривизны траекторий первого и второго электронов? В электрическом поле кинетическая энергия электронов приобретается за счет энергии поля: ( mV 2 /2= eU ) => V=√2eU/m ; V ₁~√U, V₂~√2U ; V₁/V₂=1/√2 Радиус кривизны: r= m∙V /|q|∙B ; r~V => r ₁/r₂= V₁/V₂=1/√2. Ответ: 1/√2 или √2/2.

Изображение слайда

17

Последний слайд презентации: Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу. Сила Лоренца: Домашнее задание

Тест «Магнитное поле-3» § 6 (11кл). конспект.

Изображение слайда

Группа ПК 1 Физика 23.04. Тема 3 «Сила Лоренца. Электромагнитная индукция» | Учебно-методический материал по физике:

3 Сила Ампера, сила Лоренца

1

1.Прямолинейный проводник длиной 0,2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом  к вектору индукции. Чему равен модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля при силе тока в нем 2 А? (Ответ дать в ньютонах.)

2.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

    3.Протон p, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет скорость , перпендикулярно вектору индукции B магнитного поля, направленному вертикально. Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F?

 1) от наблюдателя;  2) к наблюдателю;  3) горизонтально вправо;  4) вертикально вниз

4. Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции B. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза?

 1) не изменится;  2) уменьшится в 4 раза;  3) увеличится в 2 раза;  4) уменьшится в 2 раза

5

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 

6

Протон p влетает по горизонтали со скоростью v в вертикальное магнитное поле индукцией B между полюсами электромагнита (см. рисунок). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F?  1) вертикально вниз  2) вертикально вверх 3) горизонтально к нам  4) горизонтально от нас 

7

Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет ток 6 А, находится в однородном магнитном поле. Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник  расположен под углом 30 0вектору В. Какова сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля? (Ответ дать в ньютонах.)

8

Какое явление наблюдалось в опыте Эрстеда?

      1) взаимодействие двух параллельных проводников с током

2) взаимодействие двух магнитных стрелок

3) поворот магнитной стрелки вблизи проводника при пропускании через него тока

4) возникновение электрического тока в катушке при вдвигании в нее магнита

9

Дан участок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл при силе тока в проводнике 20 А и направлении вектора индукции магнитного поля под углом 60 0 к проводнику Какова сила Ампера, действующая на этот участок?

10

Как направлена сила Ампера, действующая на проводник № 1 (см. рисунок), если все три проводника тонкие, лежат в одной плоскости, параллельны друг другу и расстояния между соседними проводниками одинаково? (I — сила тока.)

 1) к нам   2) от нас   3) вверх  4) вниз

Сила Лоренца. Движение заряженных частиц

В электрическом и магнитном полях

План решения задач

1. Решение следует начинать с рисунка, на котором необходимо показать направление силовых характеристик полей – напряженности электростатического поля и магнитной индукции . Затем, в соответствии с формулой Лоренца:

(1)

нужно показать направление электрической силы и магнитной – (это сила Лоренца ).

2. Направление сил определяем в соответствии с формулой (1): , а сила Лоренца определяется по правилу левой руки: располагая руку так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре пальца направить вдоль скорости частицы , тогда отогнутый большой палец покажет направление силы . Но следует иметь в виду, что в формуле (1) заряд частицы записывается со своим знаком; следовательно, для отрицательно заряженной частицы , а сила Лоренца, определенная по правилу левой руки для положительно заряженных частиц, в случае отрицательного заряда будет направлена противоположно найденной силе.

3. На рисунке необходимо показать также траекторию движения частицы. Она обычно задана в условии задачи: 1) либо оговорена явно, например, частица движется прямолинейно, или найти силу эквивалентного кругового тока, или дан шаг винтовой линии; 2) или указана неявно. В этом втором случае задается угол между векторами скорости частицы и магнитной индукции . Этих данных достаточно, чтобы определить величину силы Лоренца, которая создает нормальное (центростремительное) ускорение частицы (см. п. 7.3).

4. Заметим, что для элементарных частиц: электрона и протона, – а также и для ионов, действующая на них сила тяжести мала по сравнению с электрической и магнитной силами. Поэтому ее опускают в уравнениях движения заряженных частиц в электрических и магнитных полях.

Задача 38.Однозарядный ион прошел ускоряющую разность потенциалов и влетел перпендикулярно линиям магнитной индукции в однородное магнитное поле с индукцией . В магнитном поле ион начал движение по окружности радиусом . Определите удельный заряд иона и его относительную атомную массу

Дано Решение

При движении заряженной частицы в электростатическом поле оно совершает работу

, (1)

ускоряя заряженную частицу – ион. Работа сил поля идет на приращение кинетической энергии иона:

(2)

Принимая, что начальная энергия иона , и объединяя формулы (1) и (2), запишем следующее равенство:

(3)

Из формулы (3) находим скорость иона:

(4)

Ион, движущийся с приобретенной в ЭСП скоростью , в магнитном поле испытывает действие силы Лоренца:

Направление вектора силы определяем по правилу левой руки (рис. 69), располагая ладонь руки в плоскости рисунка. Так как по условию задачи вектор скорости , т. е. угол между этими векторами , то и модуль силы Лоренца

(5)

Сила Лоренца, перпендикулярная скорости движения иона, сообщает частице нормальное, или центростремительное ускорение . Эта центростремительная сила направлена к центру окружности, а вектор скорости – по касательной к окружности; такая траектория показана на рисунке (см. рис. 69). Согласно второму закону Ньютона:

Запишем проекцию уравнения этого закона на нормаль к траектории, подставляя величину нормального ускорения и силу Лоренца по формуле (5):

(6)

Приравняем скорость, полученную ионом в электрическом поле, – по формуле (3) и величину скорости, соответствующую заданной окружности в магнитном поле, – по формуле (6):

.

Из последнего равенства выражаем удельный заряд иона:

(7)

Вычисляем величину удельного заряда иона по формуле (7):

.

Найдем массу иона, учитывая, что удельный заряд данного иона

; .

Вычисляем массу иона:

.

Выразим массу иона в атомных единицах массы, учитывая, что 1 а.е.м. :

.

Найденная относительная атомная масса показывает, что это ион калия

Задача 39. Электрон влетает со скоростью в однородное магнитное поле с индукцией перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите период обращения электрона, силу эквивалентного кругового тока и магнитный момент этого тока.

Дано Решение

Рассмотрим движение электрона в магнитном поле. На электрон действует сила Лоренца

, (1)

направление которой находим по правилу левой руки с учетом знака заряда. Направление силы, полученное по этому правилу для заряда , изменяем на противоположное, так как электрон имеет отрицательный заряд. Чтобы траектория движения электрона располагалась в плоскости рисунка, вектор магнитной индукции направим перпендикулярно этой плоскости (рис. 70 а). Показав на рисунке векторы скорости и силы Лоренца , изображаем траекторию движения электрона. При этом окружность проводим так, чтобы сила Лоренца, которая является центростремительной, была направлена к центру окружности, а скорость частицы – по касательной к траектории. Сила Лоренца сообщает электрону нормальное (центростремительное) ускорение . Запишем второй закон Ньютона в проекции на нормаль к траектории:

. (2)

Здесь – угол между векторами скорости и магнитной индукции ; по условию задачи

Период обращения электрона – время одного оборота, найдем из формулы пути для равномерного движения электрона по окружности:

(3)

Необходимое для расчета отношение радиуса окружности к скорости частицы выразим из закона динамики (2):

(4)

После подстановки выражения (4) в формулу (3) получаем расчетную формулу величины периода обращения электрона в магнитном поле:

(5)

Вычисляем величину периода обращения частицы:

.

Силу эквивалентного кругового тока, создаваемого движением электрона, найдем, используя определительную формулу величины постоянного тока: , где – заряд, перенесенный через сечение проводника за время . Для этого мысленно поместим на круговую орбиту электрона проводник и заметим, что за время, равное периоду обращения, электрон переносит свой заряд, равный При этом соответствующий ток

(6)

Вычисляем силу эквивалентного кругового тока, отметив, что его направление, показанное на рис. 70 а, – против часовой стрелки, противоположно скорости движения электрона, так как за направление тока принимают направление скорости движения положительных зарядов:

.

Магнитный момент эквивалентного кругового тока находим по определительной формуле:

, (7)

где – ток в контуре; – площадь, ограниченная контуром, – единичная нормаль к площади контура, ее направление связано с направлением тока правилом правого винта (буравчика). В нашем случае векторы и магнитный момент направлены перпендикулярно плоскости, в которой расположены траектория электрона и круговой ток (рис. 70 б).

Подставляя в формулу (7) величину тока по формуле (6) и радиус окружности, выраженный из формулы (4), получим расчетную формулу магнитного момента эквивалентного кругового тока в следующем виде:

.

Вычисляем величину магнитного момента кругового тока, созданного движением электрона в магнитном поле:

.

Задача 40.Протон со скоростью влетает в однородное магнитное поле с индукцией . Вектор скорости протона направлен под углом к линиям магнитной индукции. Определите радиус и шаг винтовой линии, по которой движется протон.

ДаноРешение

Для описания движения протона удобно представить вектор его скорости как сумму двух составляющих, одна из которых – направлена вдоль линий индукции магнитного поля , а вторая – перпендикулярна им (рис. 71). Тогда сила Лоренца, действующая на протон, запишется в следующем виде:

, (1)

так как для коллинеарных векторов величина . Следовательно, составляющая скорости , т. е. не изменяется ни по модулю, ни по направлению. С этой скоростью протон будет двигаться равномерно и прямолинейно вдоль линий магнитного поля Составляющая скорости (см. рис. 71) остается постоянной по модулю, но непрерывно изменяет свое направление под действием силы Лоренца, так как эта сила сообщает протону центростремительное ускорение.

Таким образом, протон участвует в двух движениях: равномерном и прямолинейном со скоростью параллельно линиям индукции МП и во вращательном движении в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции. В результате наложения этих двух независимых движений траекторией протона будет винтовая линия.

Для определения радиуса винтовой линии применим второй закон Ньютона в проекции на нормаль к окружности витка:

(2)

Подставляя составляющую скорости протона , выразим радиус

(3)

Вычисляем величину радиуса винтовой линии

.

Шаг винтовой линии находим по формуле пути при равномерном прямолинейном движении:

, (4)

где – период обращения (время одного оборота). Чтобы найти величину периода, запишем формулу пути для равномерного движения протона по окружности со скоростью :

(5)

Подставляя величину радиуса окружности по формуле (3), получаем период обращения протона в магнитном поле:

(6)

С учетом этого выражения формула (4) преобразуется в следующую расчетную формулу шага винтовой линии:

(7)

Вычисляем величину :

.

Задача 41.Альфа-частица со скоростью влетает в скрещенные под прямым углом электростатическое и магнитное поля. Напряженность электрического поля , магнитная индукция Определите ускорение -частицы в момент вхождения ее в область пространства, где существуют поля. Скорость частицы перпендикулярна векторам и , а силы, действующие на -частицу со стороны этих полей, направлены противоположно друг другу.

Дано Решение


Показываем на рис. 72 направление силовых характеристик полей и , в соответствии с условием задачи, и направление электрической и магнитной сил: , поэтому , так как заряд -частицы положительный; по условию задачи. После этого определяем направление вектора скорости частицы – оно должно быть таково, чтобы по правилу левой руки получить направление силы Лоренца, которая уже показана, как направленная противоположно электрической силе (см. рис. 72).

Записываем формулу Лоренца для силы, действующей на заряженную частицу в электрическом и магнитном полях:

(1)

Эта формула отражает принцип суперпозиции сил (независимости их действия). Проекция силы на ось , которая выбрана параллельной вектору напряженности электрического поля , запишется в виде:

(2)

Здесь при записи модуля силы Лоренца учтено, что вектор , поэтому .

Проекцию ускорения на ось определим по второму закону Ньютона:

(3)

Вычисляем ускорение, учитывая, что 1 а.е.м. :

.

Проекция ускорения альфа-частицы на ось положительна, следовательно, ускорение частицы направлено вдоль оси и совпадает по направлению с электрической силой, которая по модулю больше, чем магнитная, в условиях данной задачи.

Задача 42. В скрещенные под прямым углом однородные электрическое и магнитное поля влетает ион. Напряженность магнитного поля , а напряженность электростатического поля . Определите величину и направление вектора скорости , при которых движение иона в этих полях будет прямолинейным и равномерным.

Дано Решение

В области пространства, где совмещены электрическое и магнитное поля, на движущийся ион действуют две силы: электрическая и магнитная – сила Лоренца . Для положительно заряженного иона электрическая сила сонаправлена с напряженностью электрического поля: (рис. 73), так как эта сила

. (1)

Сила Лоренца определяется формулой

(2)

При прямолинейном равномерном движении иона его скорость , а ускорение . Следовательно, в соответствии со вторым законом Ньютона: , – необходимо, чтобы результирующая сила , действующая на заряженную частицу со стороны обоих полей, была равна нулю, т. е. действие электрической и магнитной сил должно быть взаимно скомпенсировано:

(3)

Соответственно, направляем вектор силы Лоренца (см. рис. 73). Вектор скорости иона направлен вдоль линии, перпендикулярной вектору силы Лоренца, так как, согласно векторному произведению (2), . Из двух линий, перпендикулярных оси , вдоль которой направлена сила Лоренца, выбираем для скорости ось , а не , так как в случае сила Лоренца обратилась бы в нуль (см. формулу (2)). Вектор направим в положительном направлении оси , чтобы по правилу левой руки получить заданное направление силы Лоренца (см. рис. 73).

В соответствии с формулой (3), приравниваем модули электрической и магнитной сил:

(4)

Здесь в векторном произведении , так как скорость частицы (см. рис. 73). Из равенства (4) выражаем искомую величину скорости иона:

или . (5)

Здесь магнитная проницаемость вакуума , так как только в вакууме возможно движение ионов без соударений с молекулами среды – воздуха.

Вычисляем скорость иона по расчетной формуле (5):

.

Отметим, что рассмотренное выше движение ионов в скрещенных электрическом и магнитном полях используется в фильтре скоростей, который обычно является составной частью масс-спектрометров и других приборов и устройств. Фильтр предназначен для выделения из пучка ионов частиц с определенной скоростью, величину которой можно рассчитать, как это сделано в решении данной задачи.


Узнать еще:

Пучок протонов направлен по прямой в направлении + z через область пространства, в которой есть скрещенные электрические и магнитные поля. Электрическое поле составляет 350 В / м в направлении

.

Вопрос:

Пучок протонов направлен по прямой в направлении + z через область пространства, в которой пересекаются электрическое и магнитное поля. 5 \ \ dfrac ms. {/ экв}.Какой должна быть величина магнитного поля, чтобы пучок протонов продолжал двигаться по своей прямолинейной траектории? (Выразите свой ответ двумя значащими цифрами.)

Напряженность магнитного поля, необходимая для селектора скорости

Селектор скорости — это устройство для выбора или передачи заряженных частиц с некоторой выбранной скоростью v . В электрическом поле E заряженная частица с зарядом q будет испытывать электрическую силу {eq} F_e = q E {/ экв}.Итак, магнитная сила {eq} F_m = q v B {/ eq}, действующий на заряженную частицу, должен быть противоположным по направлению электрической силе и должен быть равен по величине электрической силе. Таким образом, магнитное поле силой B гарантирует, что заряженные частицы с некоторой определенной скоростью v не отклонятся.

Ответ и объяснение: 1

Начисленные баллы

  • Электрическое поле в регуляторе скорости {eq} E = 350 \ V / m {/ eq}
  • Скорость протонов {eq} v = 1.{-3} \ T {/ eq}

    Направление электронного поля для движущегося протона

    Направление электронного поля для движущегося протона — Physics Stack Exchange
    Сеть обмена стеками

    Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

    Посетить Stack Exchange
    2. 0
    3. +0
    6. Авторизоваться Подписаться

    Physics Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.

    Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

    Кто угодно может задать вопрос

    Кто угодно может ответить

    Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

    Спросил

    Просмотрено 1к раз

    $ \ begingroup $

    У меня возникла следующая проблема:

    Протон движется вправо с постоянной скоростью v и входит в область с однородными магнитными и электрическими полями.Он продолжает двигаться по прямой. Магнитное поле направлено к верхней части страницы. Какое направление электрического поля?

    Используя правило правой руки, с указанием пальцев вправо и согнутыми пальцами вверх, мой большой палец указывает за пределы страницы, заставляя меня поверить в то, что это и будет ответ. Правильный ответ на самом деле заключается в том, что электрическое поле указывает на страницу. (Я получил ответ на этот вопрос, но не объяснение). Почему это?

    Спасибо!

    ограбить ♦

    60.2k1212 золотых знаков120120 серебряных знаков228228 бронзовых знаков

    задан 12 мая ’18 в 5: 062018-05-12 05:06

    kd2amckd2amc

    5511 серебряный знак55 бронзовых знаков

    $ \ endgroup $ 2 $ \ begingroup $

    Правильный ответ состоит в том, что электрическое поле указывает на страницу.(Я получил ответ на этот вопрос, но не объяснение). Почему это?

    Итак, отвечая на этот вопрос, вы доказали, что магнитная сила, действующая на ваш движущийся заряд, указывает за пределы страницы. Чтобы ваш заряд двигался, не отклоняясь, результирующая сила, действующая на него, должна быть равна нулю. Другими словами: $ F_E $ + $ F_B $ = $ 0 $

    Электрическая сила должна действовать в направлении, равном и противоположном магнитной силе. Следовательно, ваша электрическая сила должна указывать на страницу.

  • 1.

    MacKay RI. Визуальное руководство для протонной терапии. Clin Oncol (R Coll Radiol). 2018; 30 (5): 293–8.

    CAS Статья Google ученый

  • 2.

    Landry G, Hua CH. Текущее состояние и будущее применения радиологического управления изображениями для терапии частицами. Med Phys. 2018; 45 (11): e1086–95.

    PubMed Статья Google ученый

  • 3.

    Паганетти Х. Неопределенности диапазона в протонной терапии и роль моделирования методом Монте-Карло.Phys Med Biol. 2012; 57 (11): R99 – R117.

    CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 4.

    Corradini S, Alongi F, Andratschke N, Belka C, Boldrini L, Cellini F, Debus J, Guckenberger M, Hörner-Rieber J, Lagerwaard FJ, Mazzola R, Palacios MA, Philippens MEP, Raaijmakers CPJ, Terhaard CHJ, Valentini V, Niyazi M. MR-руководство в клинической реальности: текущие проблемы лечения и перспективы на будущее. Радиат Онкол.2019; 14 (1): 92.

    CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 5.

    Oborn BM, Dowdell S, Metcalfe PE, Crozier S, Mohan R, Keall PJ. Будущее медицинской физики: протонная терапия под контролем МРТ в реальном времени. Med Phys. 2017; 44 (8): e77–90.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 6.

    Raaymakers BW, Raaijmakers AJ, Lagendijk JJ. Возможности протонной терапии под МРТ: эффекты дозы магнитного поля.Phys Med Biol. 2008. 53 (20): 5615–22.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 7.

    Вольф Р., Бортфельд Т. Аналитическое решение отклонения брэгговского пика протонов в магнитном поле. Phys Med Biol. 2012. 57 (17): N329–37.

    PubMed Статья Google ученый

  • 8.

    Moteabbed M, Schuemann J, Paganetti H. Дозиметрическая осуществимость протонной терапии в реальном времени под контролем МРТ.Med Phys. 2014; 41 (11): 11171.

    Артикул Google ученый

  • 9.

    Hartman J, Kontaxis C, Bol GH, Frank SJ, Lagendijk JJ, van Vulpen M, Raaymakers BW. Дозиметрическая возможность применения протонной терапии с модуляцией интенсивности в поперечном магнитном поле 1,5 Тл. Phys Med Biol. 2015; 60 (15): 5955–69.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 10.

    Курц С., Ландри Г., Реш А.Ф., Дедес Г., Камп Ф., Гансвиндт Ю., Белка С., Рааймейкерс Б.В., Пароди К.Исследование методом Монте-Карло для оценки влияния магнитных полей 1,5 Тл на общую надежность планов протонной лучевой терапии со сканированием карандашным лучом при раке простаты. Phys Med Biol. 2017; 62 (21): 8470–82.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 11.

    Oborn BM, Dowdell S, Metcalfe PE, Crozier S, Mohan R, Keall P. Отклонение пучка протонов в полях МРТ: значение для протонной терапии под МРТ. Med Phys. 2015; 42 (5): 2113–24.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 12.

    Фукс Х., Мозер П., Грёшль М., Георг Д. Влияние магнитного поля на пучки частиц и их значение для расчета дозы в терапии частиц с МРТ. Med Phys. 2017; 44 (3): 1149–56.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 13.

    Schellhammer SM, Hoffmann AL. Прогнозирование и компенсация отклонения магнитного луча в протонной терапии с МРТ: метод, оптимизированный с точки зрения точности, универсальности и скорости.Phys Med Biol. 2017; 62 (4): 1548–64.

    PubMed Статья Google ученый

  • 14.

    Падилья-Кабал Ф., Георг Д., Фукс Х. Алгоритм карандашного луча для протонной терапии под контролем магнитно-резонансного изображения. Med Phys. 2018; 45 (5): 2195–204.

    CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 15.

    Ранг CM, Hünemohr N, Nagel AM, Röthke MC, Jäkel O, Greilich S.Моделирование планов лечения ионной терапии в области мозга на основе МРТ. Радиотренажер Oncol. 2013; 109 (3): 414–8.

    PubMed Статья Google ученый

  • 16.

    Rank CM, Tremmel C, Hünemohr N, Nagel AM, Jäkel O, Greilich S. Моделирование плана лечения на основе МРТ и адаптация для ионной терапии с использованием подхода, основанного на классификации. Радиат Онкол. 2013; 8: 51.

    PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 17.

    Эдмунд Дж. М., Кьер Х. М., ван Лемпут К., Хансен Р. Х., Андерсен Дж. А., Андреасен Д. Основанное на вокселях исследование лучевой терапии мозга с использованием только МРТ с использованием сверхкороткого времени эхо. Phys Med Biol. 2014; 59 (23): 7501–19.

    PubMed Статья Google ученый

  • 18.

    Койвула Л., Ви Л., Корхонен Дж. Возможность планирования лечения только МРТ для протонной терапии при раке головного мозга и рака простаты: точность расчета дозы в замещающих КТ-изображениях.Med Phys. 2016; 43 (8): 4634–42.

    PubMed Статья Google ученый

  • 19.

    Maspero M, van den Berg CAT, Landry G, Belka C, Parodi K, Seevinck PR, Raaymakers BW, Kurz C. Возможность расчета дозы протонов только для МРТ для лучевой терапии рака простаты с использованием коммерческого псевдо-КТ метод генерации. Phys Med Biol. 2017; 62 (24): 9159–76.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 20.

    Pileggi G, Speier C, Sharp GC, Искьердо Гарсия D, Катана C, Пёрсли J, Amato F, Seco J, Spadea MF. Анализ сдвига протонного диапазона на псевдо-компьютерной томографии мозга, полученной из МРТ T1 и T2. Acta Oncol. 2018; 57 (11): 1521–31.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 21.

    Schellhammer SM, Hoffmann AL, Gantz S, Smeets J, van der Kraaij E, Quets S, Pieck S, Karsch L, Pawelke J. Интеграция низкопольного открытого МР-сканера со статической линией пучка для исследования протонов : доказательство концепции.Phys Med Biol. 2018; 63 (23): 23LT01.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 22.

    Ганц С., Риман Л., Смитс Дж., Павелке Дж., Хоффманн А. Влияние луча и сканирующих магнитов на магнитную полосу протонного сопла PBS. Радиотренажер Oncol. 2019; 133 (Приложение 1): S565.

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Oborn BM, Dowdell S, Metcalfe PE, et al.Протонная терапия под контролем МРТ: сканирование карандашным лучом в периферийном поле МРТ. Радиотренажер Oncol. 2016; 118 (Приложение 1): S78–9.

    Артикул Google ученый

  • 24.

    Schellhammer SM, Gantz S, Lühr A, Oborn BM, Bussmann M, Hoffmann AL. Техническое примечание: экспериментальная проверка отклонения луча, индуцированного магнитным полем, и смещения пика Брэгга для МР-интегрированной протонной терапии. Med Phys. 2018; 45 (7): 3429–34.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 25.

    Paganelli C, Whelan B, Peroni M, Summers P, Fast M, van de Lindt T, McClelland J, Eiben B, Keall P, Lomax T, Riboldi M, Baroni G. МРТ-руководство для управления движением при дистанционной лучевой терапии: текущее состояние и будущие задачи. Phys Med Biol. 2018; 63 (22): 22TR03.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 26.

    Menten MJ, Wetscherek A, Fast MF. SBRT легких под контролем МРТ: настоящее и будущее. Phys Med.2017; 44: 139–49.

    PubMed Статья Google ученый

  • 27.

    Green OL, Rankine LJ, Cai B, Curcuru A, Kashani R, Rodriguez V, Li HH, Parikh PJ, Robinson CG, Olsen JR, Mutic S, Goddu SM, Santanem L. -время, отслеживание реальной анатомии и контроль луча излучения. Med Phys. 2018. https://doi.org/10.1002/mp.13002.

    Артикул Google ученый

  • 28.

    Glitzner M, Woodhead PL, Bormans PTS, Lagendijk JJW, Raaymakers BW. Техническое примечание: производительность MLC-отслеживания на линейном ускорителе Elekta Unity MRI. Phys Med Biol. 2019; 64: 15NT02.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 29.

    Fu Y, Mazur TR, Wu X, Liu S, Chang X, Lu Y и др. Новый метод сегментации МРТ с использованием корректирующей сети на основе CNN для адаптивной лучевой терапии под контролем МРТ. Med Phys. 2018; 45: 5129–37.

    PubMed Статья Google ученый

  • 30.

    Eppenhof KAJ, Maspero M, Savenije MHF, de Boer JCJ, van der Voort van Zyp JRN, Raaymakers BW, Raaijmakers AJE, Veta M, van den Berg CAT, Pluim JPW. Быстрое распространение контура для лучевой терапии простаты под контролем МРТ с использованием сверточных нейронных сетей. Med Phys. 2020; 47 (3): 1238-48.

    CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 31.

    Perl J, Shin J, Schümann J, Faddegon B, Paganetti H. TOPAS: инновационная протонная платформа Монте-Карло для исследований и клинических приложений.Med Phys. 2012. 39 (11): 6818–37.

    CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 32.

    Паганетти Х., Цзян Х., Пароди К., Слопсема Р., Энгельсман М. Клиническая реализация полного расчета дозы Монте-Карло в протонной лучевой терапии. Phys Med Biol. 2008. 53 (17): 4825–53.

    PubMed Статья Google ученый

  • 33.

    Jia X, Schümann J, Paganetti H, Jiang SB.Расчет дозы методом Монте-Карло для протонной терапии на основе графического процессора. Phys Med Biol. 2012. 57 (23): 7783–97.

    PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

  • 34.

    Qin N, Botas P, Giantsoudi D, Schümann J, Tian Z, Jiang SB, Paganetti H, Jia X. Последние разработки и всесторонние оценки пакета Монте-Карло на базе графического процессора для протонной терапии. Phys Med Biol. 2016. 61 (20): 7347–62.

    CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 35.

    Джиантсуди Д., Шуманн Дж., Джиа Х, Дауделл С., Цзян С., Паганетти Х. Валидация кода Монте-Карло (gPMC) на базе графического процессора для протонной лучевой терапии: исследование клинических случаев. Phys Med Biol. 2015; 60 (6): 2257–69.

    PubMed Статья Google ученый

  • 36.

    Ван Чан Цеунг Х., Ма Дж., Белтран С. Быстрое моделирование переноса протонов методом Монте-Карло на графическом процессоре с подробным моделированием неупругих взаимодействий. Med Phys. 2015; 42 (6): 2967–78.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 37.

    Сурис К., Ли Дж. А., Стерпин Э. Быстрое многоцелевое моделирование методом Монте-Карло для протонной терапии с использованием многоядерных и многоядерных архитектур ЦП. Med Phys. 2016; 43 (4): 1700.

    PubMed Статья Google ученый

  • 38.

    Мармитт Г.Г., ван Гетем М., Мейерс М., Бранденбург С., Кнопф А. Экспериментальная проверка отклонений магнитного поля протонных пучков для онлайн-трансляции с МР-наведением.6-й MR in RT Symposium 2018; 1–3 июля: Утрехт.

  • 39.

    Kontaxis C, Bol GH, Stemkens B, Glitzner M, Prins FM, Kerkmeijer LGW, Lagendijk JJW, Raaymakers BW. На пути к быстрому онлайн-перепланированию внутрифракционных фракций для стереотаксической лучевой терапии свободного дыхания с помощью MR-линейного ускорителя. Phys Med Biol. 2017; 62 (18): 7233–48.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 40.

    Буриго Л.Н., Оборн Б.М. Планирование протонной терапии под контролем МРТ: учет периферийного поля МРТ.Phys Med Biol. 2019; 64 (21): 215015.

    Артикул Google ученый

  • 41.

    Winterhalter C, Zepter S, Shim S, Meier G, Bolsi A, Fredh A, Hrbacek J, Oxley D, Zhang Y, Weber DC, Lomax A, Safai S. Оценка аналитического алгоритма лучевого литья для протонной терапии со сканированием карандашным лучом. Phys Med Biol. 2019; 64 (6): 065021.

    CAS Статья Google ученый

  • 42.

    Бойе Д., Ломакс Т., Кнопф А. Отображение движения из 4D-MRI в 3D-CT для использования в расчетах дозы 4D: техническое технико-экономическое обоснование. Med Phys. 2013; 40: 061702.

    PubMed Статья Google ученый

  • 43.

    Краус К.М., Якель О., Нибур Н.И., Пфаффенбергер А. Генерация синтетических данных КТ с использованием данных ежедневного МРТ для конкретного пациента и регистрации изображений. Phys Med Biol. 2017; 62 (4): 1358–77.

    PubMed Статья Google ученый

  • 44.

    Dolde K, Naumann P, David C, Gnirs R, Kachelrieß M, Lomax AJ, Saito N, Weber DC, Pfaffenberger A, Zhang Y. Расчет дозы в 4D для протонной терапии рака поджелудочной железы со сканированием карандашным лучом с использованием повторяющихся наборов данных 4DMRI. Phys Med Biol. 2018; 63 (16): 165005.

    PubMed Статья Google ученый

  • 45.

    Meschini G, Vai A, Paganelli C, Molinelli S, Fontana G, Pella A, Preda L, Vitolo V, Valvo F, Ciocca M, Riboldi M, Baroni G.Виртуальный 4DCT от 4DMRI для управления дыхательными движениями в терапии ионами углерода опухолей брюшной полости. Med Phys. 2020; 47 (3): 909–16.

    PubMed Статья Google ученый

  • 46.

    Edmund JM, Nyholm T. Обзор альтернативной генерации компьютерной томографии для лучевой терапии только с помощью МРТ. Радиат Онкол. 2017; 12 (1): 28.

    PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 47.

    Johnstone E, Wyatt JJ, Henry AM, Short SC, Sebag-Montefiore D, Murray L, Kelly CG, McCallum HM, Speight R. Систематический обзор методологий создания синтетической компьютерной томографии для использования в лучевой терапии только с магнитно-резонансной томографией. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2018; 100 (1): 199–217.

    PubMed Статья Google ученый

  • 48.

    Spadea MF, Pileggi G, Zaffino P, Salome P, Catana C, Izquierdo-Garcia D, Amato F, Seco J.Многоплоскостной подход нейронной сети глубокой свертки (DCNN) к синтетической генерации компьютерной томографии из МРТ-изображений — применение в протонной терапии мозга. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2019; 105 (3): 495–503.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 49.

    Neppl S, Landry G, Kurz C, Hansen DC, Hoyle B, Stöcklein S, Seidensticker M, Weller J, Belka C, Parodi K, Kamp F. Оценка распределений доз протонов и фотонов, пересчитанных на 2D и 3D-псевдоКТ, сгенерированные Unet на основе МРТ-сканирований, взвешенных по T1.Acta Oncol. 2019; 58 (10): 1429–34.

    PubMed Статья Google ученый

  • 50.

    Depauw N, Keyriläinen J, Suilamo S, Warner L, Bzdusek K, Olsen C., Kooy H. Планирование IMPT на основе МРТ при раке простаты. Радиотренажер Oncol. 2019; 144: 79–85.

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • 51.

    Геррейро Ф., Койвула Л., Серавалли Е., Янссенс Г.О., Мадуро Дж. Х., Брауэр С.Л., Кореваар Е.В., Кнопф А.С., Корхонен Дж., Раймакерс Б.В.Возможность расчета доз фотонов и протонов только для МРТ для педиатрических пациентов с опухолями брюшной полости. Phys Med Biol. 2019; 64 (5): 055010.

    PubMed Статья Google ученый

  • 52.

    Liu Y, Lei Y, Wang Y, Wang T, Ren L, Lin L, McDonald M, Curran WJ, Liu T., Zhou J, Yang X. Планирование лечения протонной лучевой терапией на основе МРТ: дозиметрическая проверка метода генерации синтетической компьютерной томографии печени на основе глубокого обучения. Phys Med Biol.2019; 64 (14): 145015.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 53.

    Корхонен Дж., Капанен М., Кейриляйнен Дж., Сеппяля Т., Тенхунен М. Двойная модель преобразования HU из значений интенсивности МРТ в пределах и за пределами сегмента кости для планирования лечения рака простаты с помощью лучевой терапии на основе МРТ. Med Phys. 2014; 41 (1): 011704.

    PubMed Статья Google ученый

  • 54.

    Köhler M, Varra T, Van Grootel M, Hoogeveen R, Kemppainen R, Renisch S. Моделирование только для МРТ для планирования лучевой терапии. Информационный документ: Philips MRCAT для расчета дозы на простату с использованием только данных МРТ. Koninklijke Philips N.V.2015; 4522 991 11581. http://incenter.medical.philips.com/doclib/enc/fetch/2000/4504/577242/577251/587787/White_Paper_MR-only_sim_LR.pdf%3Fnodeid%3D11147198%26vernum%3D-2?_ga 2.8479349.176372123.15759-2092642840.15759.

  • 55.

    Bär E, Lalonde A, Royle G, Lu HM, Bouchard H.Потенциал двухэнергетической КТ для уменьшения неопределенности дальности протонного пучка. Med Phys. 2017; 44 (6): 2332–44.

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • 56.

    Wohlfahrt P, Möhler C, Richter C., Greilich S. Оценка предсказания тормозной способности с помощью двух- и одноэнергетической компьютерной томографии в антропоморфном призрачном фантоме. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2018; 100 (1): 244–53.

    PubMed Статья Google ученый

    • ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИЛЫ И ЗАРЯД

    ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

    Обычная материя состоит из атомов.Каждый атом состоит из ядра, состоящий из протонов и нейтронов, окруженных множеством электронов. В массы электронов, протонов и нейтронов указаны в таблице 22.1. Самый массы атома обусловлена ​​массой ядра.

    частица

    		масса (кг)
    электрон
    		9,11 x 10 -31
    протон
    		1.673 x 10 -27
    нейтрон
    		1,675 x 10 -27
    Таблица 22.1. Масса строительных блоков атомов. Диаметр ядра составляет от 10 -15 до 10 -14 г. Электроны содержатся в примерно сферической области. диаметром около 2х10 -10 м. В P121 было показано, что объект может совершать круговое движение только в том случае, если радиальная сила (направленная в центр круга) присутствует.Измерения скорости движения орбитальные электроны в атоме показали, что сила притяжения между электронов и ядра значительно сильнее гравитационного сила между этими двумя объектами. Сила притяжения между электронами и ядро ​​называется электрическая сила .

    Эксперименты показали, что электрическая сила между двумя объектами равна пропорционально обратному квадрату расстояния между двумя объектами.Электрическая сила между двумя электронами такая же, как электрическая сила между двумя протонами, когда они расположены на одинаковом расстоянии. Из этого следует что электрическая сила не зависит от массы частицы. Вместо, это зависит от нового количества: электрический заряд . Единица электрический заряд q равен Кулон (Кл). Электрический заряд может быть отрицательный, нулевой или положительный. По определению, электрический заряд на стекле натертый шелком стержень положительный.Электрический заряд электронов, протонов и нейтроны перечислены в таблице 22.2. Детальные измерения показали, что величина заряда протона в точности равна величине заряд электрона. Поскольку атомы нейтральны, количество электронов должно быть равно количеству протонов.

    Точная величина электрической силы, действующей на заряженную частицу. другой — закон Кулона :

    «Величина электрической силы, которую частица оказывает на другую частицы прямо пропорциональны произведению их зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.Направление сила действует вдоль линии, соединяющей частицы. »

    частица

    		заряд (С)
    электрон
    		— 1,6 x 10 -19
    протон
    		1,6 x 10 -19
    нейтрон
    		0
    Таблица 22.2. Электрические заряды строительных блоков атомов Электрическая сила F c может быть записана как

    (22.1)

    где

    q 1 и q 2 — заряды частицы 1 и частицы 2, соответственно

    r — расстояние между частицами 1 и 2 (см. рисунок 22.1)

    [эпсилон] 0 — постоянная диэлектрической проницаемости: [эпсилон] 0 = 8,85 x 10 -12 C 2 / (N . м 2 )

    Эта формула применима к элементарным частицам и маленьким заряженным объектам до тех пор, пока так как их размеры намного меньше расстояния между ними.

    Рисунок 22.1. Электрическая сила между двумя заряженными объектами. Важное различие между электрической силой и гравитационная сила заключается в том, что гравитационная сила всегда притягивает, в то время как электрическая сила может быть отталкивающей (F c > 0), нулевой или притягивающей. (F c <0), в зависимости от зарядов частиц.Таблица 22.3 перечисляет гравитационные и кулоновские силы между электронами, протонами и нейтронов, когда они разделены расстоянием 1 x 10 -10 м. Эта таблица показывает ясно, что электрическая сила доминирует над движением электронов в атомах. Однако в макроскопическом масштабе сила тяжести преобладает. Поскольку большинство макроскопические объекты нейтральны, в них одинаковое количество протонов и электроны. Сила притяжения между электронами в одном теле и протонов в другом теле точно нейтрализуется силой отталкивания между электроны в двух телах.

    Наше обсуждение электрической силы сначала сконцентрируется на этих случаях. в котором заряды покоятся или движутся очень медленно. Электрическая сила действующее при этих обстоятельствах называется электростатической силой. Если заряды движутся с равномерной скоростью, они будут испытывать как электростатическая сила и магнитная сила. Комбинированный электростатический и Магнитная сила называется электромагнитной силой .

    частица-частица

    		F г (N)
    		F c (N)
    электрон — электрон
    		-5.5 х 10 -51
    		2,3 x 10 -8
    электрон — протон
    		-1,0 х 10 -47
    		— 2,3 x 10 -8
    электрон — нейтрон
    		-1,0 х 10 -47
    		0
    протон — протон
    		— 1,9 х 10 -44
    		2.3 x 10 -8
    протон — нейтрон
    		— 1,9 х 10 -44
    		0
    нейтрон — нейтрон
    		— 1,9 х 10 -44
    		0
    Таблица 22.3. Гравитационная (F g ) и кулоновская (F c ) между строительными блоками атомов.

    Важный эксперимент, в котором был произведен заряд мелких капель масла. определено, было проведено Милликеном (подробности этого эксперимента будут обсуждается в главе 23).Милликен обнаружил, что заряд масла капель всегда был кратен заряду электрона (е, основной заряд). Например, он наблюдал капли с зарядом, равным +/- e, +/- 2 e, +/- 3 e и т. д., но никогда не капли с зарядом, равным +/- 1,45 e, +/- 2,28 e и т. Д. Эксперименты убедительно показали, что заряд квантовано .

    Еще одно важное свойство заряда — это то, что заряжают сохраненный Кол-во .Никогда не было обнаружено реакции, которая создает или разрушает плата. Например, аннигиляция электрона и антиэлектрона (позитрон) производит два фотона:

    (22,2)

    Эта реакция не нарушает сохранения заряда. Первоначальный заряд составляет равно

    (22,3)

    Обратите внимание, что заряд античастицы противоположен заряду частицы. В окончательный заряд равен нулю, поскольку фотоны не заряжены.Следующий реакция однако нарушает сохранение электрического заряда

    (22,4)

    Такой реакции никогда не наблюдалось.

    проводник — это материал, который позволяет движение электрических заряжать через его объем. Примеры проводников: медь, алюминий и железо. Электрический заряд, помещенный на конец проводника, будет распространяться по весь проводник, пока не установится равновесное распределение.В Напротив, электрический заряд, помещенный на изолятор , остается на месте: изолятор (например, стекло, резина и майлар) не допускает движения электрический заряд.

    Рисунок 22.2. Индукция заряда на металлической сфере. Свойства проводника являются результатом наличия свободные электроны в материале. Эти электроны могут свободно перемещаться через весь объем проводника. Из-за свободных электронов заряд Распределение проводника может быть изменено наличием внешних зарядов.Например, металлический шар, показанный на рисунке 22.2, изначально не заряжен. Это означает, что свободные электроны (и положительные ионы) распределены равномерно по его поверхности. Если поместить стержень с положительным зарядом в вблизи сферы, он создаст притягивающую силу на свободном электроны. Вследствие этой силы притяжения свободные электроны будут перераспределится, и верхняя часть проводника получит отрицательный заряд (избыток электронов).Поскольку количество свободных электронов на сфере равно без изменений, на дне сферы будет дефицит свободных электронов (и будет иметь положительный заряд). Положительные ионы связаны с решеткой материал, и их распространение не зависит от наличия заряженный стержень. Если мы подключим нижнюю часть шара к земле (источник или утечка электронов) электроны будут притягиваться положительным зарядом. В количество электронов на сфере увеличится, и сфера будет иметь чистую отрицательный заряд.Если мы разорвем соединение с землей до снятия заряженный стержень, у нас остается отрицательный заряд на сфере.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *