Определите силу Лоренца Fл, действующую на протон, влетевший со скоростью v = 1 Мм/с в
На рисунке изображена система, в которой блоки и рычаг невесомы и не имеют трения в осях и опоре C, пружины невесомы, нити нерастяжимы и невесомы. Уча … стки нитей, не лежащие на блоках, вертикальны. Известно, что k=30 Н/м и m=60 г. Считайте, что g=10 Н/кг. Найдите удлинение левой и правой пружин, если рычаг удерживается в горизонтальном положении внешней силой. Ответ выразите в миллиметрах, округлив до целых. Удлинение левой пружины: Число Удлинение правой пружины: Число Нарушится ли равновесие, если рычаг отпустить? Да Нет В какой точке (A, B или C) следует подвесить груз массой M, чтобы равновесие восстановилось? A B C Чему должна быть равна масса груза M? Ответ выразите в граммах. Число Чему равно удлинение пружины, на которой подвешен груз M? Ответ выразите в сантиметрах, округлив до целых. Число Найдите удлинение левой и правой пружин, если рычаг удерживается в горизонтальном положении внешней силой. Ответ выразите в миллиметрах, округлив до целых.
Помогите решить очень прошу пжпжпжпжпжпжпжр
Які характеристики приладу можно визначити за допомогою цого шкали?
ФИЗИКА задача: воздух в комнате нагрелся получив от кирпичной печи 800 кДж энергии.На сколько градусов остыла при этом печь,если ее масса 800 кг? (нуж … но подробно записать решение,дано)
расположить вплотную вдоль линейки n = 40 крупинок пшена. Измерьте длину ряда l и вычеслите диаметр d одной крупинки.
Графики РМ движения. решите плизвсе задания
ФИЗИКА задача: воздух в комнате нагрелся получив от кирпичной печи 800 кДж энергии.На сколько градусов остыла при этом печь,если ее масса 800 кг? (нуж … но подробно записать решение,дано)
Запишите формулу количества теплоты которое тело получает или отдаёт при теплопередаче
1. В воду массой 1 кг, взятой при температуре 20°С, добавили 1,5 кг горячей воды при температуре 60°С. Определите, какая установится 1, температура. …
Обрати 1 з елементів (діа,пара,феро магнетиків) І ОХАРАКТЕРЕЗУВАТИ!
Задачи по теме «Сила Лоренца» | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко
Тема: Задачи по электродинамике
- В магнитное поле со скоростью 103 км/с влетает положительно заряженная частица. Определить силу Лоренца, если заряд частицы 2 e, а магнитная индукция поля 0,2 Тл.
- С какой скоростью влетает в магнитное поле протон, если на него действует сила Лоренца 2 • 10
- Пылинка с зарядом 1 мкКл и массой 1 мг влетает в однородное магнитное поле и движется по окружности. Определить период вращения пылинки, если модуль магнитной индукции равен 1 Тл.
- Шарик массой 0,5 г и зарядом 2 мкКл движется в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции со скоростью 10 км/с на постоянном расстоянии от поверхности Земли. Найти модуль вектора магнитной индукции.
- Заряженная частица с очень маленькой массой движется со скоростью 25 м/с в однородных электрическом и магнитном полях, линии которых взаимно перпендикулярны. Найти отношения модуля вектора магнитной индукции к модулю вектора напряженности электрического поля, если вектор скорости перпендикулярный этим векторам.
- Электрон движется в магнитном поле, индукция которого 2 мТл, по винтовой линии радиусом 2 см и шагом винта 5 см. Найти скорость электрона.
Ответы:
1. 0,64 • 10-13 Н. Материал с сайта http://worldofschool.ru
2. 3,1 • 107 м/с
3. 6,28 с.
4. 0,25 Тл.
5.
6. 7,6 • 106 м/с.
На этой странице материал по темам:Задачи по теме закон лоренца
Задачи по теме сила ампера и сила лоренца
Задачи по электродинамике с решениями
Задачи по теме закон ампера сила лоренца
Задачи на тему на силу лоренца
Сила Лоренца и сила Ампера
1. Силы Ампера и Лоренца
Взаимодействие Название силы Обозначение иформула
Магнитного поля
с проводником
с током
Магнитного поля
с движущейся
заряженной
частицей
3. Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера
французский физик, математик,химик, член Парижской АН
(1814), иностранный член
Петербургской АН (1830), один
из
основоположников
электродинамики.
Ампер Андре Мари
1775 – 1836
Сильный Ампер Вишню
любил,
Иван сын её посадил
FA=BlIsinα
6. Сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся заряженную частицу, называется силой Лоренца
нидерландский физик –теоретик, создатель
классической электронной
теории
Лоренц Хендрик Антон
1853 — 1928
Сильный Лоренс
вишню купил
Виталика сына он
накормил.
FЛ=Bqvsinα
Если скорость v заряженной частицы
массой m перпендикулярна вектору индукции
магнитного поля, то частица будет двигаться по
окружности радиуса R, плоскость которой
перпендикулярна линиям индукции.
Fл=F
Bqv=ma
Bqv=mv2 /R
1. С какой силой действует магнитное
поле индукцией 0,06 Тл на проводник
длиной 10 см? Сила тока в проводнике
40 А. Линии индукции поля и тока
взаимно перпендикулярны.
2. Определить силу, с которой однородное
магнитное поле действует на проводник
расположенный под углом 45 градусов к
вектору магнитной индукции. Магнитная
индукция составляет 0,5 Тл.
3. Определить силу, действующую на
заряд 0,005 Кл, движущийся в
магнитном поле с индукцией 0,3 Тл со
скоростью 200 м/с под углом 45
градусов
к
вектору
магнитной
индукции.
4. Какая сила действует на протон,
движущийся соскоростью 10 Мм/с в
магнитном поле с индукцией 0,2 Тл
перпендикулярно линиям магнитной
индукции ?
5. Проводник с током 5 А находится в
магнитном поле с индукцией 10 Тл.
Определить
длину проводника,
если
20Н и перпендикулярно проводнику.
6. Определить силу тока в проводнике
длиной
20
см,
расположенному
перпендикулярно силовым линиям
магнитного поля с индукцией 0,06 Тл,
если на него со стороны магнитного
поля действует сила 0,48 Н.
7. Проводник длиной 20см с силой тока
50 А находится в однородном магнитном
поле
с
индукцией
40
мТл.
Какую работу совершит источник тока,
если проводник переместится на 10 см
перпендикулярно вектору магнитной
индукции (вектор магнитной индукции
перпендикулярен направлению тока в
проводнике).
8. Какова скорость заряженного тела,
индукцией 2 Тл, если на него со
стороны магнитного поля действует
сила32 Н. Скорость и магнитное поле
взаимно перпендикулярны. Заряд тела
равен 0,5 мКл.
9. Электрон влетает в однородное
магнитное поле с индукцией 1,26 мТл
перпендикулярно силовым линиям со
скоростью 106м/с. Определите радиус
окружности, по которой будет двигаться
электрон? Заряд электрона 1,6*10-19Кл,
его масса 9,1*10-31кг.
10. Протон в магнитном поле с
индукцией 0,01 Тл описал окружность
радиусом 10 см. Найдите скорость
протона.
11. С каким ускорением движется
электрон в однородном магнитном поле
магнитной
индукции
перпендикулярен вектору скорости) с
индукцией 0,05 Тл, если сила Лоренца,
действующая на него, равна 5×10-13 Н.
12. Протон движется по окружности
в однородном магнитном поле с
индукцией 1 мТл. Определите
период обращения протона. Заряд
протона 1,6*10-19Кл, его масса
1,67*10-27 кг.
13. Частица массой m = 10−4 г, несущая
заряд q = 10−7 Кл, движется в плоскости,
перпендикулярной однородному магнитному
полю с индукцией В = 1 Тл. Найти период
обращения частицы Т. Силу тяжести не
учитывать.
Определите направление силы лоренца действующей на электрон
Определите направление силы Лоренца, действующей на электрон е и протон р Определите направление силы Лоренца, действующей на электрон е и протон р
Лучший ответ:
ответ к заданию по физике
Другие вопросы:
Для помощи фронту были созданы 1) военно-промышленные комитеты 2) военно-революционные комитеты 3) общества санитарных врачей Для помощи фронту были созданы
1) военно-промышленные комитеты
2) военно-революционные комитеты
3) общества санитарных врачей
4) городские управы
Какое из перечисленных событий стало итогом кампании 1916 г. для России? 1) увеличение протяженности Юго-Западного фронта 2) потеря территории Галиции Какое из перечисленных событий стало итогом кампании 1916 г. для России?
1) увеличение протяженности Юго-Западного фронта
2) потеря территории Галиции
4) заключение перемирия с Германией
Какое из названных событий произошло 1 августа 1914 г.? 1) Брусиловский прорыв 2) назначение Верховным главнокомандующим императора Николая II Какое из названных событий произошло 1 августа 1914 г.?
1) Брусиловский прорыв
2) назначение Верховным главнокомандующим императора Николая II
3) Германия объявила войну России
4) в Сербии был убит австрийский наследник
Что из названного было одной из целей России в Первой мировой войне? 1) усиление влияния на Балканах Что из названного было одной из целей России в Первой мировой войне?
1) усиление влияния на Балканах
2) стремление расширить влияние в Юго-Восточной Европе
4) возвращение территории Сахалина
В состав Антанты («Тройственного согласия») входили 1) Франция, Россия, Великобритания 2) Германия, Австро-Венгрия, Италия В состав Антанты («Тройственного согласия») входили
1) Франция, Россия, Великобритания
2) Германия, Австро-Венгрия, Италия
3) Персия, Турция, Россия
4) Россия, Афганистан, Китай
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
По правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд».Поскольку протон несет положительный заряд, мысленно проделав указанные действия, получаем, что сила Лоренца направлена от наблюдателя.
Правильный ответ указан под номером 1.
Почему сделан акцент на том, что заряд положительный?
Потому что для отрицательного заряда направление силы будет противоположное
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?
2) уменьшится в 4 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 2 раза
Сила Ампера, действующая на проводник с током, помещенный в магнитном поле перпендикулярно силовым линиям, прямо пропорциональна произведению длины проводника и силы тока, текущего через него: Увеличение длины в 2 раза и уменьшения силы тока в 4 раза приведет к уменьшению силы Ампера в 2 раз.
Правильный ответ указан под номером 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 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
Согласно правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле». Мысленно проделав указанные действия, учитывая, что ток течет от к получаем, что сила Ампера, действующая на проводник 1−2 направлена перпендикулярно плоскости рисунка вверх.
определите направление силы лоренца, действующей на электрон е и протон р
Ответы на вопрос
сила архимеда, действует на тела погруженные в воду.
а=ρ(ж)*g*v, где ρ – плотность жидкости, кг/м³
v – объем вытесненной жидкости
силы различны, так как они пропорциональны объему погруженного тела.
чем больше объем тела погруженный в жидкость, тем больше выталкивающая сила, действующая на него
молекулы жидкости расположены близко друг к другу. этим и объясняется способность жидкостей сохранять свой объем
потому что эти жидкости легче воды(т.к плотности керосина и бензина меньше плотности воды).когда тушишь водой керосин и бензин эти жидкости всплывают на ее поверхность и продолжают гореть увеличивая площадь горения при растекании воды.
при переходе луча света из одной среды в другую (воздух-стекло-воздух) происходит преломление света, т.е. луч изменяет свое направление при прохождении через границу сред. обычно, искривление незаметно, так как оконное стекло тонкое.
Высшее образование БГПУ
Сила Ампера, сила Лоренца.
Сила Ампера, сила Лоренца
Решить задачи:
19.25. Определите радиус плоской катушки, состоящей из 40 витков, если при силе тока в ней 3,5 А она обладает магнитным моментом 1,33 А·м2.
19.27. В однородном магнитном поле с индукцией Тл находится плоская катушка радиусом см, состоящая из витков. Плоскость катушки составляет с направлением магнитных силовых линий угол (рис. 19.10). Определите вращательный момент, действующий на катушку в магнитном поле, если по ее виткам течет ток силой А.
19.29. Определите силу тока в проводнике, который находится в однородном магнитном поле с индукцией 2,0 Тл, если длина проводника 20 см, сила, действующая на проводник, 0,75 Н, а угол между направлением линий индукции и током 49°
19.30. Какой силы ток должен протекать по прямолинейному проводнику, помещенному в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции, чтобы он висел? Масса 1,0 м длины проводника 3,0 кг, индукция магнитного поля 20 Тл.
19.32. На расстоянии 5,0 см параллельно длинному прямолинейному проводнику движется электрон с кинетической энергией 1,0 кэВ. Определите силу, действующую на электрон, если в проводнике течет ток силой 1,0 А.
19.33. Электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 3,52 кВ, влетел в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции. Определите радиус траектории электрона, если модуль индукции магнитного поля 10,0 мТл.
19.34. Электрон, движущийся в вакууме со скоростью 1,0 Мм/с, попадает в однородное магнитное поле под углом 30° к силовым линиям поля. Определите радиус винтовой линии, по которой будет двигаться электрон, и ее шаг, если модуль вектора индукции 1,2 мТл.
19.36. Индукция магнитного поля в циклотроне, предназначенном для ускорения протонов до энергии пДж, Тл. Определите наименьший радиус дуантов. Зависимость массы протона от скорости не учитывать.
19.40. Однозарядные ионы аргона разгоняются в электрическом поле с напряжением 800 В, а затем попадают в однородное магнитное поле с индукцией 320 мТл, где разделяются на два пучка, которые движутся в вакууме по дугам окружностей радиусами 7,63 см и 8,05 см. Определите массовые числа изотопов аргона.
Последний срок сдачи решений 5.05.20г.
Задачи по магнетизму с подробными решениями
Задачи по магнетизму с решениями
Сила Ампера
8.1.1 Под каким углом расположен прямолинейный проводник с током 4 А в однородном магнитном
8.1.2 Проводник с током 21 А и длиной 0,4 м перемещается в однородном магнитном поле
8.1.3 В однородном магнитном поле индукцией 15 Тл проводник переместился перпендикулярно
8.1.4 На прямой проводник с током длиной 0,5 м, перпендикулярный линиям индукции
8.1.5 Прямолинейный проводник массой 2 кг и длиной 0,5 м помещен в однородное магнитное поле
8.1.6 Проводник, расположенный перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, весит
8.1.7 С какой средней силой действовало магнитное поле на проводник длиной 0,3 м, если сила тока
8.1.8 В однородном вертикальном магнитном поле с индукцией 0,25 Тл горизонтально подвешен
8.1.9 В однородном магнитном поле с индукцией 0,06 Тл находится горизонтальный проводник
8.1.10 В однородном магнитном поле с индукцией 150 мТл на расстояние 1,2 м перемещается
8.1.11 Проводник массой 5 г на метр длины, по которому течет ток силой в 10 А, расположенный
8.1.12 Прямой проводник с током 1 А приобрел под действием перпендикулярного ему магнитного
8.1.13 На прямолинейный проводник длиной 40 см и током 20 А, расположенный под углом
8.1.14 В однородном магнитном поле с индукцией 4,9 Тл горизонтально подвешен на двух нитях
8.(-18) Дж влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,3 Тл
8.2.2 На частицу со стороны однородного магнитного поля действует сила Лоренца, равная
8.2.3 Электрон и протон, двигаясь с одинаковыми скоростями, влетают в однородное магнитное
8.2.4 Протон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 20 мкТл перпендикулярно линиям
8.2.5 Два электрона ускоряются из состояния покоя электрическим полем с разностью потенциалов
8.2.6 Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,004 Тл так, что направление
8.2.7 Во сколько раз изменится радиус траектории движения заряженной частицы в циклотроне
8.2.8 Электрон, ускоренный разностью потенциалов 1 кВ, влетает в однородное магнитное поле
8.2.9 Протон описал окружность радиусом 5 см в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл
8.2.10 Заряженная частица движется в магнитном поле по окружности радиусом 4 см
8.2.11 Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл по окружности
8.7 м/с, влетает в однородное магнитное поле
8.2.21 Электрон, прошедший некоторую разность потенциалов, влетает в однородное магнитное
8.2.22 Если конденсатор с расстоянием между пластинами 1 см определенным образом
8.2.23 Электрон движется в магнитном поле с индукцией 2 мТл по винтовой линии радиусом
8.2.24 Заряженная частица влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям
8.2.25 Протон и альфа-частица (4He2), ускоренные одинаковой разностью потенциалов, влетают
8.2.26 Протон и дейтрон (ядро изотопа водорода 2h2), имеющие одинаковые скорости, влетают
8.2.27 Протон и дейтрон (ядро изотопа водорода 2h2) влетают в однородное магнитное поле
8.2.28 Протон влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции
Магнитный момент. Магнитный поток
8.3.1 Сила тока в плоском контуре возрастает в 2 раза. Во сколько раз увеличивается
8.3.2 Поток магнитной индукции, пронизывающий плоскость квадрата, равен 0,2 Вб. Каким
8.3.3 Определить силу тока, протекающего по плоскому контуру площадью 5 см2, находящемуся
8.3.4 Найти максимальный магнитный поток через прямоугольную рамку, вращающуюся
8.3.5 Определить индуктивность катушки, в которой возникает поток 0,12 Вб при силе тока
8.3.6 Полоску площадью 200 см2, расположенную под углом 60 к направлению однородного
8.3.7 Определить изменение магнитного потока через катушку, если она имеет 2000 витков
8.3.8 Магнитная индукция однородного магнитного поля равна 4 Тл. Какой магнитный поток
8.3.9 Рамка площадью 100 см2 расположена перпендикулярно линиям магнитной индукции
8.3.10 Магнитная индукция однородного магнитного поля равна 0,5 Тл. Найти магнитный поток
8.3.11 Прямоугольная рамка из провода имеет длину 25 см и ширину 12 см. Определить
8.3.12 Плоский контур площадью 25 см2 находится в однородном магнитном поле с индукцией
8.3.13 Найти магнитный поток через плоскую поверхность площадью 40 см2, расположенную
8.3.14 Определить индукцию однородного магнитного поля, если на прямоугольную рамку
8.3.15 Из проволоки длиной 20 см сделали квадратный контур. Найти максимальный вращающий
8.3.16 Определить вращающий момент плоского контура площадью 0,04 м2, помещенного
8.3.17 Определить поток вектора магнитной индукции через плоскую поверхность площадью
8.3.18 Какую размерность в системе СИ имеет единица измерения магнитного потока?
ЭДС индукции
8.4.1 Найти величину ЭДС индукции в проводнике с длиной активной части 0,25 м, который
8.4.2 Магнитный поток, пронизывающий контур проводника, равномерно изменился на 0,5 Вб
8.4.3 В замкнутую накоротко катушку из медной проволоки вводят магнит, создающий внутри ее
8.4.4 Магнитный поток в контуре проводника за 0,2 с изменился на 1,2 Вб. Какова ЭДС
8.4.5 Магнитный поток через контур изменяется от 6 до 14 Вб за 20 с. Определите абсолютную
8.4.6 Два замкнутых круговых проводника лежат в одной плоскости. При одинаковом изменении
8.4.7 Проводник длиной 2 м движется в однородном магнитном поле индукцией 0,1 Тл
8.4.8 В однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл равномерно вращается рамка
8.4.9 Рамка из 1000 витков площадью 5 см2, замкнутая на гальванометр с сопротивлением 10 кОм
8.4.10 Магнитный поток, пронизывающий контур проводника, равномерно изменился на 0,5 Вб
8.4.11 С какой скоростью движется проводник в воздухе перпендикулярно линиям индукции
8.4.12 За 5 мс в соленоиде, содержащем 500 витков провода, магнитный поток равномерно
8.4.13 Проводник длиной 1 м движется со скоростью 5 м/с перпендикулярно линиям индукции
8.4.14 Рамка в форме равностороннего треугольника помещена в однородное магнитное поле
8.4.15 Проводник длиной l=1 м лежит на двух гладких горизонтальных шинах, расположенных
8.4.16 Плоская проволочная квадратная рамка со стороной 60 см находится в магнитном поле
8.4.17 Квадратная рамка площадью 100 см2 вращается в магнитном поле с индукцией 0,2 Тл
8.4.18 Рамка площадью 20 см2, имеющая 1000 витков, вращается с частотой 50 Гц
8.4.19 Рамка из 25 витков находится в магнитном поле. Определить ЭДС индукции
8.4.20 Из провода длиной 2 м сделан квадрат, который находится в поле индукцией 50 мкТл
8.4.21 Самолет, имеющий размах крыльев 31,7 м, летит горизонтально со скоростью 400 м/с
8.4.22 Сколько витков провода должна содержать обмотка на стальном сердечнике с поперечным
8.4.23 Какого максимального значения может достигать разность потенциалов, возникающая
8.4.24 Проволочный виток площадью 1 см2 и сопротивлением 1 Ом пронизывается магнитным
8.4.25 Металлическое кольцо радиусом 4,8 см расположено в магнитном поле с индукцией 12 мТл
8.4.26 Прямолинейный проводник длиной 120 см движется в однородном магнитном поле
8.4.27 Под каким углом к линиям индукции однородного магнитного поля индукции 0,5 Тл
8.4.28 Контур сечением 400 см2 из 100 витков равномерно вращается в однородном магнитном
8.4.29 Магнитный поток 30 мВб, пронизывающий замкнутый контур, убывает до нуля за 13 мс
8.4.30 Катушка сопротивлением 100 Ом, состоящая из 1000 витков площадью 5 см2 каждый
8.4.31 Магнитный поток через катушку, состоящую из 75 витков, равен 4,8 мВб. За сколько
8.4.32 Проводник длиной 2 м с сопротивлением 0,02 Ом движется в магнитном поле со скоростью
8.4.33 Проводник с активной длиной 15 см и сопротивлением 0,5 Ом движется со скоростью
8.4.34 Определить ЭДС индукции в проводнике длиной 20 см, движущегося в однородном
8.4.35 Магнитный поток через соленоид, содержащий 500 витков провода, равномерно убывает
8.4.36 Определить изменение магнитного потока через катушку за время 0,01 с, если она
8.4.37 Рамка площадью 20 см2, имеющая 1000 витков, вращается с частотой 50 Гц в однородном
8.4.38 Соленоид, содержащий 1000 витков провода, находится в однородном магнитном поле
8.4.39 Катушку с ничтожно малым сопротивлением и индуктивностью 3 Гн подключают
8.4.40 Катушка сопротивлением 100 Ом, состоящая из 1000 витков, площадью 5 см2 каждый
8.4.41 Проводник длиной 25 см движется в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл
8.4.42 Рамка площадью 300 см2 имеет 200 витков и находится в магнитном поле 0,1 Тл, силовые
8.4.43 Виток площадью 50 см2 замкнут на конденсатор емкостью 20 мкФ. Плоскость витка
8.4.44 В однородном горизонтальном магнитном поле с индукцией B=60 мТл находится
8.4.45 Горизонтальные рельсы находятся на расстоянии 0,3 м друг от друга. На них лежит
8.4.46 Контур площадью 2 м2 и сопротивлением 0,003 Ом находится в однородном поле
8.4.47 Плоский виток провода расположен перпендикулярно однородному магнитному полю
8.4.48 Короткозамкнутая катушка, состоящая из 1000 витков проволоки, помещена в магнитное поле
8.4.49 Поток магнитной индукции в проводящем контуре, содержащем 100 витков
8.4.50 В магнитном поле с индукцией 0,01 Тл вращается стержень длиной 0,2 м с постоянной
8.4.51 Найти максимальный магнитный поток через прямоугольную рамку, вращающуюся
8.4.52 При равномерном изменении силы тока через катушку из 500 витков в ней возникает
8.4.53 Соленоид, содержащий 1000 витков медной проволоки сечением 0,2 мм2, находится
8.4.54 Какой ток идет через гальванометр с сопротивлением 100 Ом, присоединенный
8.4.55 Два металлических стержня расположены вертикально и замкнуты вверху проводником
8.4.56 Две параллельные вертикальные медные шины, находящиеся в 1 м друг от друга
8.4.57 В однородном магнитном поле с индукцией 10 мТл расположены вертикально
8.4.58 Проволочный виток, имеющий площадь 100 см2, разрезан в некоторой точке, и в разрез
8.4.59 Виток медного провода помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям
8.4.60 Рамка площадью 100 см2, на которой намотано 100 витков провода сопротивлением 10 Ом
8.4.61 Медный обруч массой 5 кг расположен в плоскости магнитного меридиана. Какой заряд
8.4.62 Магнитный поток через контур сопротивлением 2 Ом равномерно увеличили от 0 до 0,3 мВб
8.4.63 Проволочная рамка площадью 400 см2 равномерно вращается в однородном магнитном
8.4.64 Катушка индуктивности площадью 2 см2 из 500 витков толстого провода подключена
8.4.65 Два параллельных замкнутых на одном конце провода, расстояние между которыми 50 см
8.4.66 С какой угловой скоростью надо вращать прямой проводник длиной 20 см вокруг оси
8.4.67 Тонкий медный провод массой 1 г согнут в виде квадрата, и концы его замкнуты
8.4.68 Квадратная рамка со стороной 20 см расположена в магнитном поле так
8.4.69 В однородном магнитном поле с индукцией 0,02 Тл расположены вертикально
8.4.70 Прямолинейный проводник длиной 10 см перемещают в однородном магнитном поле
Самоиндукция
8.5.1 Соленоид сечением 10 см2 содержит 1000 витков. Индукция внутри соленоида
8.5.2 Определить индуктивность катушки, если при силе тока 6,2 А, её магнитное поле
8.5.3 В соленоиде, индуктивность которого 0,4 мГн и площадь поперечного сечения 10 см2
8.5.4 Найти индуктивность проводника, в котором равномерное изменение силы тока на 2 А
8.5.5 Какова индуктивность катушки с железным сердечником, если за время 0,5 с ток в цепи
8.5.6 Определите индуктивность катушки, если при постоянном изменении в ней тока
8.5.7 При изменении силы тока в катушке от 5 до 10 А за 0,1 с возникает ЭДС
8.5.8 Какова скорость изменения силы тока в обмотке электромагнитного реле
8.5.9 По катушке индуктивностью 80 мГн проходит постоянный ток 2 А. Определить время убывания тока
8.5.10 За какое время в катушке с индуктивностью 0,24 Гн происходит нарастание силы тока от нуля до 14,4 А
8.5.11 Какова индуктивность катушки, если за время 2,5 с ток изменился от 15 до 5 А, а возникшая
8.5.12 При протекании тока силой 15,7 А по обмотке длинной катушки диаметром 2 см и индуктивностью
8.5.13 В катушке индуктивности 40 мГн при равномерном исчезновении тока 2 А в течение 0,01 с
8.5.14 Определите индуктивность катушки, если при равномерном изменении в ней тока от 5 до 10 А
8.5.15 Ток в катушке индуктивности L=2 Гн изменяется со временем, как показано на рисунке
Энергия магнитного поля
8.6.1 Во сколько раз изменится энергия магнитного поля соленоида, если силу тока в нем
8.6.2 На катушке с сопротивлением 5 Ом и индуктивностью 25 мГн поддерживается
8.6.3 Индуктивность катушки 0,1 мГн. При каком магнитном потоке энергия магнитного поля
8.6.4 На катушку с сопротивлением 8,2 Ом подано постоянное напряжение 55 В. Сколько
8.6.5 Определите энергию магнитного поля, если при протекании тока 2 А магнитный поток
8.6.6 Определить индуктивность катушки, если в ней при прохождении тока 2 А энергия
8.6.7 По катушке протекает постоянный ток, создающий магнитное поле. Энергия этого поля
8.6.8 Какой должна быть сила тока в обмотке дросселя с индуктивностью 15 мГн
8.6.9 Определить индуктивность катушки, если при токе 6,4 А ее магнитное поле
8.6.10 Какая совершается работа при пересечении проводником с током 4 А магнитного потока
Как определить направление силы Лоренца? — Магниты Блог
Сила Лоренца была обнаружена голландским физиком Хендриком Антуном Лоренцем и описывает силу, действующую на отдельные движущиеся электрические заряды в магнитном поле. Возможное определение и физическая формула, по которой рассчитывается сила Лоренца, следующие:
«Если заряженная частица «q» движется со скоростью «v» перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля с магнитной индукцией «B», На эту частицу действует сила Лоренца.«
F = q * v * B
Однако, чтобы по-настоящему понять силу Лоренца, сначала необходимо прояснить некоторые основные концепции. Эти основные концепции включают магниты с их магнитными полями. Как известно, магниты имеют два полюса, Северный полюс и Южный полюс. Если соединить два разных полюса, они притянутся друг к другу, два одинаковых полюса отталкиваются.
Если мы принесем магнит близко к ферромагнитному материалу, например, к железу, он притягивается, то есть железо движется в направлении магнита в так называемом магнитном поле.Магнитное поле может отображаться с помощью силовых линий. Эти поля линии обычно проходят с севера на южный полюс и никогда не пересекаются.
Это начинается работает, если мы теперь поместим электрически заряженный проводник между магнитными упомянутые выше силовые линии. Электрический проводник перемещается по Лоренцеву сила.
Как можно определить направление силы Лоренца? определенный?
Левая рука правило и правило правой руки могут использоваться для определения направления движения Сила Лоренца, т.е. является ли драйвер, описанный в нашем предыдущем примере, движение вправо или влево. Если ток течет от — к +, левый применяется правило, и наоборот от + до — для правильного правила.
Вы можете увидеть ровно три пальца: большой, указательный и средний. Независимо от того какое из двух правил мы используем, большой палец представляет начало, то есть направление электронного потока. Указательный палец указывает направление магнитное поле, то есть направление силовых линий, а середина палец представляет направление силы.
Тогда мы видим, что водитель перемещается влево, средний палец показывается влево и тисками наоборот. Это правило также называется правилом UVW, где U означает причину (большой палец), V для посредничества (указательный палец) и W для эффекта (средний палец).
Лоренц сила извлекает выгоду из многих физических экспериментов, а также является фундаментальным принцип в технических приложениях, таких как электродвигатели, генераторы или телевизоры. Если вам нужна дополнительная информация или у вас есть дополнительные вопросы о магнетизм, вы можете связаться с нашими специалистами в любое время.
Сила Лоренца — обзор
Как отмечалось во введении к этому разделу, бесстолкновительные ионы и электроны «удерживаются» в силовых линиях магнитного поля посредством силы Лоренца, что приводит к орбитальному движению с характеристической гирочастотой Ω = ZeB / м и радиус r L = мВ ⊥ / ZeB с любым переносом с этих силовых линий, происходящим только из-за эффектов второго порядка. Эти эффекты второго порядка могут иметь нетривиальные последствия.Например, в чисто тороидальной конфигурации магнитного поля (т.е. без шага силовых линий) частицы неизбежно дрейфуют вверх / вниз в зависимости от их заряда. Этот эффект является одной из основных причин, по которой требуется шаг силовых линий в любом тороидальном ограничивающем устройстве.
Столкновения — еще один источник транспорта. Столкновения могут сбивать частицы с их бесстолкновительных орбит. Хотя эти столкновения все еще обычно ограничены другой линией поля и связанной орбитой, они приводят к эффективному переносу.
Турбулентный транспорт
Другой эффект, увеличивающий эффективный шаг транспортировки △ x , — это турбулентный транспорт. Как и в любой жидкости, поток энергии и частиц через систему (и связанные с ним градиенты), если он достаточно велик, потенциально может вызвать турбулентность. Эта турбулентность может приводить в движение транспорт за счет коррелированных флуктуаций плотности плазмы, температуры, электростатического потенциала и магнитных полей. На сегодняшний день в большинстве случаев основной механизм турбулентности обусловлен электростатическими флуктуациями и называется турбулентностью с дрейфовой волной.Математически дрейфовые волны представляют собой мелкомасштабные решения дисперсионного уравнения для волн, распространяющихся в системе магнитного удержания. Эти волны вносят изменения периода электростатического потенциала (или, что эквивалентно, электрического поля E ) и связанные с ними периодические изменения скорости дрейфа v dr = E × B / B 2 , приводя к циркулирующим мелкомасштабным турбулентным клеткам в плазме.
Турбулентные режимы принимают множество различных форм.Некоторые из них обусловлены градиентом плотности, другие — градиентом температуры. Некоторые в первую очередь вызывают перенос частиц, другие — перенос энергии. Некоторые в первую очередь влияют на перенос электронов, другие — на перенос ионов, а третьи — на оба. Некоторые действуют в очень малых пространственных масштабах, другие — в расширенных пространственных масштабах. Поэтому чистое воздействие на общий транспорт сложно легко параметризовать.
Это еще больше усложняется тем фактом, что эти турбулентные структуры могут быть разделены различными динамиками.Если фоновая плазма движется с разными скоростями на одной стороне конструкции относительно другой стороны, турбулентность может быть разделена, тем самым уменьшая чистый перенос. Аналогичный эффект может произойти, если шаг силовой линии изменяется в зависимости от турбулентного вихря. Еще одна сложность заключается в том, что турбулентность сама по себе может создавать потоки, которые разрушают турбулентность. Следовательно, прогнозирование уровня переноса из-за турбулентности, характеризуемого D turb , требует сложных численных моделей, которые фиксируют генерацию турбулентности, генерацию потоков турбулентностью и, наконец, принимая все это во внимание, результирующую величина турбулентного транспорта.Эти модели прогнозируют скорость транспортировки, D , турбину , которая, как правило, значительно выше D neo , но намного меньше, чем D Bohm . Многие эксперименты показали согласованность между прогнозируемыми скоростями переноса и наблюдаемыми, а также согласованность с измерениями основных уровней турбулентности. Более полный обзор турбулентного транспорта можно найти в (Jenko, 2021).
В конечном счете, эффективный транспорт представляет собой сочетание как столкновительного, так и турбулентного транспорта.Поскольку эти эффекты имеют тенденцию происходить в различных пространственных масштабах, общую скорость переноса можно записать как D to = D neoc + D turb . В большинстве случаев D турбина ≫ D neo ; однако в случаях, когда турбулентность подавляется описанными выше средствами, D neo обеспечивает минимальную общую скорость транспортировки.
Общее ограничение
Из-за сложностей, описанных в предыдущем разделе, общее ограничение τ E очень зависит от ситуации и может варьироваться в большом диапазоне по мере настройки основных параметров.По этой причине сообщество термоядерного синтеза разработало шкалы, основанные на экспериментальных наблюдениях, которые стремятся уловить основные зависимости ограничения от основных параметров. Обычно это делается путем выполнения регрессионного анализа экспериментальной базы данных по определенному набору технических параметров. Эти технические параметры легко поддаются количественной оценке и выбираются так, чтобы они отражали основные характеристики любой рассматриваемой или проектируемой системы. Типичный список может включать тороидальное поле B , ток плазмы I , плотность n , мощность нагрева P , размер устройства R , параметры формирования плазмы для удлинения κ и обратное соотношение сторон ε = a / R , а масса изотопа M .Регрессионный анализ этих параметров примет форму (Юшманов и др., 1990):
(21) τE = CBαBIαInαnPαPRαRκακεαεMαM
Как мы увидим, этот список в некоторой степени специфичен для локализации токамака, и для полного параметризовать конфайнмент в других типах систем.
Регрессионный анализ формы, представленной в формуле. (21) требует достаточного набора данных с репрезентативными вариациями всех показанных параметров. Как правило, данные с нескольких устройств необходимы для обеспечения достаточной основы для достаточно точных прогнозов локализации с использованием этого подхода.На сегодняшний день только два типа систем магнитного удержания имеют такой набор устройств: токамаки и стеллараторы. Чтобы проиллюстрировать этот подход к проектированию конфайнмента, мы будем использовать токамак и, в частности, масштабирование конфайнмента, которые были разработаны для разработки проекта ИТЭР.
Помимо достаточного диапазона, данные также должны быть хорошо подготовлены, чтобы представлять типы рабочих условий, ожидаемых в ИТЭР. Даже с такой подготовкой база данных для токамаков довольно обширна по параметрам уравнения.(21), как показано в таблице 2. Применяя регрессионный анализ уравнения. (21), можно найти достаточно хорошее соответствие для всего диапазона данных, как показано на рис. 6. Показатели степени в уравнении. (21) для этой подгонки показаны в таблице 2 и составляют τ E = 3,2 с для расчетных значений ИТЭР. В сочетании с расчетными значениями ИТЭР β = 2%, B = 5,3 Тл и Q fus = 10, можно увидеть, что критерии для самоподдерживающегося термоядерного синтеза, заданные формулой.(15) удовлетворяется.
Таблица 2. Диапазон данных в базе данных H-режима токамака и показатели масштабирования для масштабирования ITER H98y2 (Группа экспертов по физике ITER по удержанию и транспортировке, 1999 г.) и масштабирования DS03.
| B ( T ) | I ( MA ) | n ( 10 20 м -3 ) | P ( MW ) ) | R ( м ) | κ | ε | M | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Минимум в базе данных | 1.05 | 0,14 | 1,21 | 0,18 | 1,29 | 0,93 | 0,16 | 1,0 |
| Макс. | 2,0 | |||||||
| α x (H98y2) | 0,15 | 0,93 | 0,41 | — 0,69 | 1,97 | 0.78 | 0,58 | 0,19 |
| α x (DS03) | 0,30 | 0,75 | 0,32 | — 0,47 | 2,09 | 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902
Рис. 6. Сравнение экспериментально измеренного времени теплового удержания в токамаках с эмпирическим масштабированием ITER H98y2 (Wagner, 2013).
Отдельный метод разработки масштабирования ограничения состоит в использовании подхода аэродинамической трубы, который сначала разрабатывает масштабирование того, как ограничение изменяется с ключевыми безразмерными физическими переменными (в отличие от технических переменных).Эти параметризации затем используются для построения общего масштабирования ограничения, которое фиксирует зависимость от технических переменных. В принципе, существует множество безразмерных физических параметров. Задача состоит в том, чтобы определить те параметры, которые представляют ключевые аспекты лежащих в основе физических явлений.
Из приведенного выше обсуждения транспортных эффектов, ключевые физические эффекты связаны с характерным размером орбиты и частотой столкновений частиц. Другим ключевым фактором в общем описании системы является любое изменение натяжения, которое испытывает силовая линия, когда частицы движутся через систему или вызывают колебания внутри системы.Последнее соображение — относительная роль кулоновских взаимодействий в динамике частиц. Выявление безразмерных физических переменных, которые представляют эти физические эффекты, затем позволяет построить масштабирование на основе физики в небольших устройствах, которые можно надежно использовать для проекций на более крупные системы. Это похоже на испытания новых конструкций автомобилей и самолетов в аэродинамических трубах, где были приняты меры для обеспечения того, чтобы безразмерные переменные в этих лабораторных испытаниях были идентичны тем, которые наблюдаются в ситуациях в реальном времени.
Первым ученым, сделавшим это для тороидальных магнитных систем, был Борис Кадомцев (Кадомстев, 1975), который определил четыре параметра физики плазмы:
- •
отношение гирорадиуса к размеру устройства ( ρ ⁎ ), который обеспечивает количественную оценку характерного размера орбиты по отношению к размеру удерживающей системы;
- •
частота столкновений относительно частоты отскока орбиты ( ν ⁎ ), которая отражает относительное влияние столкновений на изменение траекторий орбиты;
- •
плазма β [определено в формуле.(13)], который характеризует относительное напряжение, которому подвергаются магнитные поля внутри системы, и, следовательно, указывает на относительное влияние кинетических и электромагнитных эффектов;
- •
и общее количество частиц в сфере Дебая ( N D ), которое количественно определяет относительное влияние одночастичных кулоновских взаимодействий по сравнению с коллективными эффектами.
В сочетании с другими безразмерными параметрами, которые представляют собой отношения аналогичных величин, таких как обратное соотношение сторон ε = a / R , коэффициент безопасности q = εB T / B p и m e / m i , можно получить набор параметров, описывающих любую плазменную систему с тороидальным удержанием.Его можно даже расширить, включив дополнительные параметры, такие как отношение высоты плазмы к ширине ( κ ), отдельные температуры ионов и электронов T e / T i , более чем одно состояние заряда иона Z eff и вращение плазмы (число Маха).
Дальнейшая работа Коннера и Тейлора (Connor and Taylor, 1977) по масштабной инвариантности уравнений, управляющих динамикой плазмы, показала, что N D играет незначительную роль в масштабной инвариантности в определяющих уравнениях из-за своей огромная разница в величине по сравнению с другими параметрами.Другими словами, потребуется огромное изменение в N D , чтобы повлиять на физику, лежащую в основе, которая сравнима с воздействием, вызванным небольшими изменениями в других переменных.
Это оставляет ρ ⁎ , β и ν ⁎ в качестве основных безразмерных физических переменных. Эта работа также подтвердила, что ⁎ служит хорошим показателем для электростатических эффектов на перенос, β — для магнитных эффектов, а ν ⁎ — для столкновительных эффектов.Популярность использования этих переменных для описания удержания плазмы во многом объясняется прозрачной взаимосвязью между лежащими в основе физическими явлениями и этими параметрами.
На этой основе можно проводить эксперименты, чтобы определить, как транспорт масштабируется с каждой из этих переменных. Обычно это делается путем изменения одной из переменных , в то время как сохраняет все другие безразмерные параметры приблизительно постоянными посредством соответствующего выбора основных технических параметров, таких как напряженность магнитного поля, входная мощность и плотность плазмы.Хотя исследования различных устройств (или комбинации устройств) выявили ряд вариаций, общепринятым набором масштабов является: Ω τ E ∝ ρ ⁎ — 3 , Ω τ E ∝ β 0 , и Ω τ E ∝ ν ⁎ — 0,3 (Петти, 2008). Обратите внимание, что Ω τ E , где Ω — гирочастота, введенная ранее, используется здесь как «нормализованное» безразмерное время удержания.Его использование является результатом применения принципов масштабной инвариантности, введенных выше, к основным уравнениям переноса плазмы.
Приведенный выше набор вариаций с ⁎ , и ν ⁎ в целом согласуется с теоретическими ожиданиями, что эффект электростатической турбулентности в малых пространственных масштабах будет уменьшаться по мере увеличения размера устройства. возрастает относительно гирорадиуса (сильная зависимость от ρ ⁎ ), ограниченная роль электромагнитных флуктуаций (очень небольшая зависимость от β ) и умеренное благоприятное влияние уменьшения столкновений (умеренная зависимость от ν ⁎) ).Из-за независимости этих вариаций можно затем сформировать общее нормированное ограничение в форме:
(22) ΩτE∝ρ⁎ − 3β0ν⁎ − 0,3F…
, где F (…) представляет собой изменение из-за другие безразмерные параметры.
Поскольку , β и ν ⁎ (и другие параметры в F выше) сами по себе являются комбинациями инженерных переменных уравнения. (21), затем можно переписать уравнение.(22) в виде уравнения. (21), чтобы выявить зависимость от инженерных переменных. Такое упражнение дает показатели DSO3, показанные в таблице 2. Обратите внимание, что зависимости от технических параметров в чем-то схожи, но имеют важные различия (особенно в отношении входной мощности), что может привести к другим прогнозам, чем полностью эмпирическое масштабирование. Например, проекция проектных значений ИТЭР с использованием масштабирования DSO3 составляет τ E = 4.7 с, что намного лучше, чем эмпирическое масштабирование, показанное на рис. 6.
22.4 Напряженность магнитного поля: сила, действующая на движущийся заряд в магнитном поле — College Physics
Каков механизм воздействия одного магнита на другой? Ответ связан с тем фактом, что весь магнетизм вызван током, потоком заряда. Магнитные поля действуют на движущиеся заряды , и поэтому они действуют на другие магниты, у всех из которых есть движущиеся заряды.
Правило правой руки 1
Магнитная сила, действующая на движущийся заряд, — одна из самых фундаментальных известных.Магнитная сила так же важна, как электростатическая или кулоновская сила. И все же магнитная сила более сложна как по количеству влияющих на нее факторов, так и по ее направлению, чем относительно простая кулоновская сила. Величина магнитной силы FF размером 12 {F} {} на заряде qq размером 12 {q} {}, движущемся со скоростью vv размером 12 {v} {} в магнитном поле напряженностью BB размером 12 {B} { } задается как
F = qvBsinθ, F = qvBsinθ, размер 12 {F = ital «qvB» «sin» θ} {}22.1
, где θθ размер 12 {θ} {} — угол между направлениями vv и Б.B. размер 12 {B} {} Эту силу часто называют силой Лоренца. Фактически, именно так мы определяем напряженность магнитного поля BB размером 12 {B} {} — в терминах силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Единица СИ для напряженности магнитного поля BB размером 12 {B} {} называется тесла (Т) в честь эксцентричного, но блестящего изобретателя Николы Тесла (1856–1943). Чтобы определить, как тесла соотносится с другими единицами СИ, мы решаем F = qvBsinθF = qvBsinθ size 12 {F = ital «qvB» «sin» θ} {} для BB размера 12 {B} {}.
B = FqvsinθB = Fqvsinθ size 12 {B = {{F} over {ital «qv» «sin» θ}}} {}22.2
Потому что sinθsinθ размер 12 {θ} {} безразмерный, тесла составляет
1 T = 1 NC⋅m / s = 1 NA⋅m1 T = 1 NC⋅m / s = 1 NA⋅m размер 12 {«1 T» = {{«1 N»} больше {C cdot «m / s»}} = {{1 «N»} больше {A cdot m}}} {}22,3
(обратите внимание, что C / s = A).
Еще одна меньшая единица, называемая гауссом (G), где 1 G = 10−4T1 G = 10−4T размер 12 {1`G = «10» rSup {size 8 {- 4}} `T} {}, является иногда используется. Самые сильные постоянные магниты имеют поля около 2 Тл; сверхпроводящие электромагниты могут достигать 10 Тл или более.Магнитное поле Земли на ее поверхности составляет всего около 5 × 10−5T5 × 10−5T размером 12 {5 раз «10» rSup {size 8 {- 5}} `T} {}, или 0,5 Гс.
The направление магнитной силы FF размером 12 {F} {} перпендикулярно плоскости, образованной vv размером 12 {v} {} и BB, как определено правилом правой руки 1 (или RHR-1), которое проиллюстрировано на рисунке 22.17. RHR-1 утверждает, что для определения направления магнитной силы на положительный движущийся заряд вы указываете большим пальцем правой руки в направлении vv, пальцами в направлении BB, а перпендикуляр к ладони указывает в направление FF.Один из способов запомнить это — это одна скорость, и поэтому большой палец представляет ее. Есть много линий поля, поэтому пальцы представляют их. Сила направлена в том направлении, в котором вы толкаете ладонью. Сила, действующая на отрицательный заряд, прямо противоположна силе, действующей на положительный заряд.
Рисунок 22.17 Магнитные поля действуют на движущиеся заряды. Эта сила — одна из самых основных известных. Направление магнитной силы на движущийся заряд перпендикулярно плоскости, образованной vv и BB размером 12 {B} {}, и следует правилу правой руки – 1 (RHR-1), как показано.Величина силы пропорциональна размеру qq 12 {q} {}, размеру vv 12 {v} {}, размеру BB 12 {B} {} и синусу угла между vv размером 12 {v} {} и BB размером 12 {B} {}.Установление соединений: заряды и магниты
На статические заряды не действует магнитная сила. Однако на движущиеся заряды действует магнитная сила. Когда заряды неподвижны, их электрические поля не влияют на магниты. Но когда заряды движутся, они создают магнитные поля, которые действуют на другие магниты. Когда есть относительное движение, возникает связь между электрическим и магнитным полями — одно влияет на другое.
Пример 22.1
Расчет магнитной силы: магнитное поле Земли на заряженном стеклянном стержне
За исключением компасов, вы редко видите или лично испытываете силы из-за небольшого магнитного поля Земли. Чтобы проиллюстрировать это, предположим, что в физической лаборатории вы натираете стеклянный стержень шелком, помещая на него положительный заряд 20 нКл. Вычислите силу, действующую на стержень из-за магнитного поля Земли, если вы бросите его с горизонтальной скоростью 10 м / с на запад в место, где поле Земли направлено на север параллельно земле.(Направление силы определяется правилом 1 правой руки, как показано на рисунке 22.18.)
Рис. 22.18 Положительно заряженный объект, движущийся строго на запад в области, где магнитное поле Земли направлено на север, испытывает силу, направленную прямо вниз, как показано. Отрицательный заряд, движущийся в том же направлении, почувствовал бы силу, направленную прямо вверх.
Стратегия
Нам дан заряд, его скорость, сила и направление магнитного поля. Таким образом, мы можем использовать уравнение F = qvBsinθF = qvBsinθ size 12 {F = ital «qvB» «sin» θ} {}, чтобы найти силу.
Раствор
Магнитная сила
F = qvBsinθ.F = qvBsinθ. размер 12 {F = ital «qvb» «sin» θ} {}22,4
Мы видим, что sinθ = 1sinθ = 1 размер 12 {«sin» θ = 1} {}, поскольку угол между скоростью и направлением поля 90º90º размер 12 {«90» rSup {размер 8 {circ}}} {}. Ввод других заданных величин дает
F = 20 × 10–9C10 м / с 5 × 10–5T = 1 × 10–11C⋅m / sNC⋅m / s = 1 × 10–11N.F = 20 × 10–9C10 м /s5 × 10–5T=1 × 10–11C⋅m/sNC⋅m/s=1 × 10–11N.alignl {stack { размер 12 {F = left («20» умножить на «10» rSup {размер 8 {- 9}} `C right) left (» 10 «` «m / s» right) left (5 x «10» rSup {size 8 {- 5}} `T вправо)} {} # «» = 1 раз «10» rSup {размер 8 {- «11»}} `влево (C cdot» м / с «справа) влево ({{N} больше {C cdot» m / s «}} справа) = 1 умножить на «10» rSup {size 8 {- «11»}} `N».»{} }} {}22,5
Обсуждение
Этой силой можно пренебречь для любого макроскопического объекта, что подтверждается опытом. (Он рассчитывается только с точностью до одной цифры, поскольку поле Земли меняется в зависимости от местоположения и выражается только в одной цифре.) Магнитное поле Земли, однако, оказывает очень важное влияние, особенно на субмикроскопические частицы. Некоторые из них рассматриваются в книге «Сила движущегося заряда в магнитном поле: примеры и приложения».
Все, что вам нужно знать — Shemmassian Academic Consulting
Часть 5: Высокоэффективные термины и уравненияЭлектростатика : изучение электромагнитных явлений стационарных зарядов
Заряд : физическое свойство материи, вызывающее это почувствовать силу в электрическом поле
Элементарный заряд : протон или электрон; минимально возможные единицы заряда; 1.(-19) C
Сохранение заряда : заряд не создается и не уничтожается; он движется только вокруг
Закон Кулона: сила между двумя зарядами
Электрическое поле: область, в которой заряд будет ощущать силу
Линии поля: набор прямых стрелок, используемых для представления электрических полей
Индуцированный заряд : распределение заряда в результате помещения проводника в электрическое поле
Проводник : материал, который позволяет заряду свободно перемещаться
Электрический потенциал : количество работы, необходимое для перемещения заряда a определенное расстояние внутри электрического поля
Электрическая потенциальная энергия : потенциальная энергия заряда внутри электрического потенциала
Эквипотенциальные линии: контурные линии электрического потенциала
Контур : замкнутый путь, который позволяет току течь из одного места в другое
Напряжение: разность потенциалов между двумя точками в цепи
Электродвижущая сила: преобразование неэлектрической энергии в электрическую
Внутреннее сопротивление: материальные ограничения батареи, затрудняющие выработку напряжения
Индуцированное напряжение : напряжение, вызванное изменением магнитного потока через проволочную петлю с изменением во времени
Электрический ток: скорость прохождения заряда через заданную точку
Сопротивление : насколько жестко для тока протекать через материал
Удельное сопротивление : свойство материала, определяющее сопротивление части этого материала
Последовательно: , когда компоненты схемы напрямую соединены проводом и разделяют ток
Параллельно : , когда компоненты схемы находятся на чередующихся ветвях провода и разделяют напряжение
Эквивалентное сопротивление: 9000 4 единичное сопротивление, эквивалентное комбинации всех сопротивлений в цепи
Эквивалентная емкость : единичная емкость, эквивалентная комбинации всех емкостей в цепи
Закон Ома: закон , согласно которому ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению
Конденсаторы : устройства, используемые для хранения заряда
RC-цепь : цепь с конденсатором
Емкость: способность конденсатора накапливать заряд
Диэлектрики : материалы, которые размещены между пластинами конденсатора
Амперметр : устройство, измеряющее ток в проводе
Вольтметр : устройство, измеряющее напряжение на определенном участке провода
Проводимость : мера того, как легко протекает ток через материал
Металлик проводимость : проводимость, обусловленная наличием в металлах несвязанных валентных электронов
Раствор электролита : проводящие растворы из поляризованных молекул, растворенных в воде
Магнетизм : касается движущихся зарядов
Магнитное поле: a область пространства, где движущийся заряд испытывает силу
Сила Лоренца : сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле
Правило правой руки : ярлык, используемый для определения направления векторных перекрестных произведений
Закон Био-Савара : дает магнитное поле, создаваемое током
Соленоид: токоведущая катушка провода
Сила Лоренца — точка назначения
Сила Лоренца
Определение
Сила Лоренца закон физики, в частности, электромагнетизма, который описывает силовое взаимодействие между магнитными магнитные поля двух заряженных частиц.Он был назван в честь Хендрика Лоренца, голландского физика 1800-х годов, который проявлял большой интерес к науке об электромагнетизме. Частица заряда q, движущаяся со скоростью v в присутствии электрического поля E и магнитного поля B, испытывает силу
F = qE + qv × B
Где, B — сила магнитное поле, E — электрическое поле, q — заряд частицы, а v — скорость частицы. В качестве единицы измерения он выражается в «Ньютонах».Согласно этому уравнению, если частица с зарядом q движется со скоростью v в присутствии электрического поля E и магнитного поля B, то на нее будет действовать реактивная сила. Эта реактивная сила известна как сила Лоренца.
Все заряженные частицы сталкиваются с силой электрического поля, ориентированной в направлении поля или в противоположном направлении, в зависимости от знака заряда, в то время как движущиеся заряженные частицы также сталкиваются с силой, ориентированной под прямым углом к обоим направление движения и магнитное поле.Сила Лоренца является движущей силой в электромагнитах и отвечает за эффект Холла.
Уравнение силы Лоренца фактически было получено из знаменитого уравнения Максвелла. Есть варианты этого основного уравнения силы Лоренца. Другие уравнения, которые можно найти в других учебниках, описывают магнитную силу на проводе с током, электродвижущую силу в проволочной петле, движущейся через магнитное поле, и силу, действующую на заряженную частицу, которая может двигаться со скоростью, близкой к скорости света. .
Значение силы Лоренца
Хотя современные уравнения Максвелла описывают, как электрически заряженные частицы и токи или движущиеся заряженные частицы вызывают электрические и магнитные поля, закон силы Лоренца дополняет эту картину, описывая силу, действующую на движущийся точечный заряд q в присутствии электромагнитных полей. Закон силы Лоренца описывает действие E и B на точечный заряд. Заряженные частицы, возможно, связаны с другими силами, особенно с гравитацией и ядерными силами.Таким образом, уравнения Максвелла не стоят отдельно от других физических законов, но связаны с ними через плотность заряда и тока. Реакция точечного заряда на закон Лоренца — это один из аспектов; генерация E и B токами и зарядами — другое. Заряженные частицы в материальной среде не только реагируют на поля E и B, но и создают эти поля. Для определения временной и пространственной реакции зарядов необходимо решить сложные уравнения переноса.
Уравнения силы Лоренца
Сила F, действующая на частицу электрического заряда q с мгновенной скоростью v из-за внешнего электрического поля E и магнитного поля B, определяется выражением:
F = q ( E + v × B)
Положительно заряженная частица будет ускоряться в той же линейной ориентации, что и поле E, но будет изгибаться перпендикулярно как вектору мгновенной скорости v, так и полю B, как показано справа. Правило руки, в деталях, если пальцы правой руки вытянуты так, чтобы указывать в направлении v, а затем согнуты так, чтобы указывать в направлении B, то вытянутый большой палец будет указывать в направлении F.
Термин qE называется электрической силой, а член qv × B — магнитной силой. Согласно некоторым определениям, термин «сила Лоренца» относится конкретно к формуле для магнитной силы, при этом общая электромагнитная сила (включая электрическую силу) имеет другое (нестандартное) название. В этой статье не будет следовать этой номенклатуре: в дальнейшем термин «сила Лоренца» будет относиться только к выражению для полной силы.
Для непрерывного распределения заряда в движении уравнение силы Лоренца принимает следующий вид:
dF = dq (E + v × B)
Где dF — сила, действующая на небольшой кусок распределение заряда с зарядом dq.Если обе части этого уравнения разделить на объем этого небольшого фрагмента распределения заряда dV, получится: f = ρ (E + v × B)
Где, f — плотность силы (сила на единицу объема), а ρ — плотность заряда (заряд на единицу объема).
Определение E и B (Закон силы Лоренца)
Закон силы Лоренца используется как определение электрического и магнитного полей E и B.В частности, под силой Лоренца понимается следующее эмпирическое утверждение:
Электромагнитная сила F на пробном заряде в заданный момент и время является определенной функцией его заряда q и скорости v, которая может быть точно параметризована два вектора E и B в функциональной форме: F = q (E + v × B)
Как определение E и B, сила Лоренца является только определением в принципе, потому что реальная частица будет генерировать свои собственные конечные поля E и B, которые изменят электромагнитную силу, которую он испытывает.Вдобавок, если заряд испытывает ускорение, как если бы его заставляли двигаться по кривой траектории каким-то внешним фактором, он испускает излучение, которое вызывает торможение его движения. См., Например, тормозное излучение и синхротронный свет. Эти эффекты возникают как через прямое, так и косвенное воздействие. Более того, чистая сила должна включать в себя гравитацию, электрослабую силу и любые другие силы, помимо электромагнитной силы.
Приложение — Срабатывание силы Лоренца | Портал дизайна и технологий
Просто чтобы поделиться некоторыми основными принципами и некоторыми проблемами, на которые, возможно, придется обратить внимание на этапе проектирования привода с силой Лоренца…
Электромагнитная (ЭМ) схема, реализованная по принципу силы Лоренца, требует катушки с воздушным сердечником, в которой наличие тока используется только для создания силы.Если катушка намотана вокруг сердечника из черного материала и генерирует магнитное поле для приведения в движение постоянного магнита, это будет другая форма электромагнитной схемы, называемая притяжением / отталкиванием, обычно встречающаяся в соленоидном приводе.
Однофазный привод силы Лоренца также известен как привод звуковой катушки, а трехфазный привод силы Лоренца можно рассматривать как линейный двигатель. Принцип работы показан на рис. 1, где интегрирование длины катушки в присутствии магнитного поля создает силу при приложении тока.В большинстве случаев было упрощено использование зависимости между входным током, i, длиной катушки в магнитном поле, L, и плотностью магнитного потока, который исходит от постоянного магнита (PM).
Рис. 1: Принцип силы Лоренца.
Однако необходимо понимать, что катушки, выходящие за пределы магнитного поля, не вносят вклад в генерацию силы. Следовательно, существует другое представление, показанное на рис. 2. Здесь количество витков и длина катушки в пределах эффективного воздушного зазора являются лучшими параметрами для определения генерации силы.
Рис. 2: Альтернативное представление о генерации силы Лоренца.
А как насчет оставшейся длины рулона? Это не менее важно, так как способствует выработке тепла! Змеевик всегда является источником тепла в ЭМ-системе. Следовательно, управление температурным режимом является важным анализом при проектировании электромагнитной системы. Но сначала давайте выясним, как мы можем оценить общую длину катушки, которая будет способствовать выделению тепла через внутреннее сопротивление катушки.
Рис. 3: (a) Различные типы конфигураций намотки и (b) организация намотки катушки на бобине.
В основном существует два типа конфигураций катушек, т. Е. Круглая и прямоугольная / трековая (рис. 3a). В прошлом были заявления, в которых говорилось, что фактическая катушка всегда будет иметь меньшее количество по сравнению с расчетным количеством из-за несовершенства во время процесса наматывания, как показано на фиг. 3b. Однако у современных производителей действительно есть лучшие подходы к получению количества витков и сопротивлений катушек, которые запрашивают клиенты.Тем не менее, я вывел очень простую формулу для каждой конфигурации катушки, чтобы оценить общее количество витков и длину катушки. Он не подвел меня, поскольку первоначальные оценки обычно совпадают с окончательными отчетами моих производителей. На рис. 4 показаны шаги (сверху вниз) для получения общей длины катушки для каждого типа конфигурации катушки.
Рис. 4: Простая формула для оценки общей длины катушки для обеих конфигураций катушки (щелкните, чтобы увеличить).
На рис. 4 показаны шаги (сверху вниз) для получения общей длины катушки для каждого типа конфигурации катушки.Он не только способствует прогнозированию генерации силы, но и может использоваться для прогнозирования внутреннего сопротивления катушки. Что наиболее важно, генерируемая мощность может быть оценена через внутреннее сопротивление катушки и входной ток.
Расчетная мощность имеет решающее значение для прогнозирования температуры катушки, PM, конструкции и т. Д. Для теплового моделирования я всегда использую простую и линейную модель, известную как модель Lumped-Capacitive. Результаты этого моделирования обычно точны и надежны, поэтому я также хотел бы поделиться с теми, кому это интересно (подробнее…).
Нравится:
Нравится Загрузка .
