π α µµ - Kierunki zamawiane

Materiały pomocnicze 11
do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki
Wodnej
1. Magnetyzm – to zjawisko przyciągania kawałeczków stali przez magnesy.
2. Źródła pola magnetycznego.
a. Magnesy naturalne
b. Magnesy sztuczne.
c. Poruszające się ładunki elektryczne, np. przewodniki z prądem
elektrycznym.
d. Ziemia.
3. Pole magnetyczne – to przestrzeń, w której na magnesy działają siły
magnetyczne.
4. Linie pola magnetycznego.
To linie styczne w każdym punkcie do ustawienia się igły magnetycznej.
„Biegną” od N do S.
W każdym punkcie wektor indukcji magnetycznej B jest styczny do linii
pola.
5. Prawo Biota-Savarta.
Wokół przewodnika z prądem elektrycznym powstaje pole
magnetyczne.
µµ0 J∆l sin α
∆B =
4πr 2
gdzie: ΔB- to indukcja magnetyczna wytwarzana przez odcinek
przewodnika o długości Δl w punkcie P,
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
I – to natężenie prądu w przewodniku,
r – odległość odcinka przewodnika o długości Δl od punktu P.
α – kąt pomiędzy r i ∆l.
6. Pole magnetyczne w odległości r od przewodnika prostoliniowego z
prądem o natężeniu I. (reguła prawej dłoni)
B=
µµ 0 I
2π r
7. Siła Lorentza.
Na każdy ładunek elektryczny poruszający się w polu magnetycznym o
indukcji B działa siła magnetyczna Fm zwana siłą Lorentza:
r
r r
Fm = qv × B
gdzie:
v – to prędkość ładunku.
8. Siła elektrodynamiczna.
Siła elektrodynamiczna Fm działa na przewodnik z prądem umieszczony
w polu magnetycznym o indukcji B:
Fm = IlB sin α
gdzie I – to natężenie prądu płynące przez przewodnik,
l - to długość przewodnika
α - to kąt między B i przewodnikiem
9. Zjawisko indukcji magnetycznej.
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Polega na wzbudzeniu SEM w obwodach, które znajdują się w obszarze,
gdzie zmienia się strumień magnetyczny.
Gdy obwód jest zamknięty, popłynie w nim prąd elektryczny, zwany
indukcyjnym.
SEM jest równa szybkości zmian strumienia magnetycznego w czasie:
ε =−
∆Φ
∆t
10.Strumień magnetyczny Φ przechodzący przez powierzchnię S.
Φ = B ⋅ S ⋅ cos α
Gdzie α – to kąt pomiędzy wektorem indukcji magnetycznej, a prostą
normalną (prostopadłą) do powierzchni.
11.Reguła Lenza.
Kierunek prądu indukcyjnego jest taki, że pole magnetyczne wytworzone
przez ten prąd przeciwstawia się zmianom strumienia magnetycznego,
które go wywołują.
Zadania:
1. Północny biegun N igły magnetycznej zwraca się w kierunku północy
geograficznej Pn, zaś południowy biegun S zwraca się w kierunku
południowego bieguna Pd. Jaki biegun magnetyczny znajduje się w
okolicy północnego bieguna geograficznego.
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
2. Czy uda się rozdzielić bieguny magnetyczne N i S magnesu sztabkowego
rozcinając go w połowie?
3. Do biegunów magnetycznych dwóch magnesów sztabkowych
przyczepiono żelazne gwoździe. Dlaczego przy zetknięciu tych magnesów
biegunami różnoimiennymi odpadną gwoździe od biegunów
magnetycznych stykających się ze sobą.
4. Mamy dwie zupełnie identyczne sztabki żelaza. Jedna z nich jest
namagnesowana. Jak ustalić bez wykorzystywania innych pomocniczych
środków, która z nich jest namagnesowana, a która obojętna?
5. Do bieguna magnesu sztabkowego przyciągnięta została stalowa kulka o
dość dużej masie. Co się stanie z tą kulką – odpadnie czy będzie nadal się
trzymać bieguna magnesu – jeżeli do tego magnesu przytkniemy duży
kawałek żelaza.
6. Biegun magnesu przyciągnął dwa kawałki żelaznego drutu, tak, że zwisają
obok siebie. Jak będą zachowywać się druty?
7. W jaki sposób mając igłę magnetyczną odróżnić, który z dwóch kawałków
żelaza jest namagnesowany, a który nie namagnesowany?
8. Na elektron poruszający się w jednorodnym polu magnetycznym
prostopadle do linii sił działa określona siła. Czy prędkość z jaką elektron
opuszcza pole magnetyczne jest taka sama co do wartości jak prędkość
początkowa tego elektronu?
9. Oblicz wartość indukcji magnetycznej w odległości d=5 cm od
przewodnika, w którym płynie prąd o natężeniu I=2A.
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
10.Elektron po przejściu w próżni różnicy potencjałów 500V wpada w
jednorodne pole magnetyczne. W polu tym elektron zakreśla okrąg o
promieniu 10 cm. Znaleźć wartość indukcji pola magnetycznego, jeżeli
wiadomo, że prędkość elektronu jest prostopadła do linii sił pola.
11.Elektron poruszający się w próżni z szybkością 106m/s wpada w
jednorodne pole magnetyczne o indukcji B=0.5T pod katem α=300 do
kierunku linii pola. Znaleźć promień spirali po której będzie poruszał się
elektron oraz jej skok.
12.Znaleźć najmniejszą wartość promienia duant cyklotronu,
przeznaczonego do przyspieszania protonów do energii E=8∙10-13J.
Wartość indukcji pola wynosi 0.5T. Zależności masy protonu od jego
szybkości nie uwzględniać.
13.Cząstka α poruszając się w obszarze, w którym występuje pole
magnetyczne i prostopadłe do niego pole elektryczne, nie doznaje
żadnego odchylenia. Prędkość cząstki α jest prostopadła do obu tych pól.
Znając wartość indukcji B oraz natężenie pola elektrycznego E oblicz
prędkość cząstki.
Projekt „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość” jest współfinansowany
przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego