1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Решение задач 30 мин

4. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный:

1. Магнитная сила.

2. Движение заряжен­ной частицы в магнитном поле.

3. Магнитная сила в природе и технике,

Задачи:

1. Электрон влетает в область однородного магнитного поля с индукцией 0,01 Тл со скоростью 1000 км/с перпендикулярно к линиям магнитной индукции. Какой путь он пройдет к тому моменту, когда вектор его скорости повернется на 1⁰?

2. Пройдя ускоряющую разность потенциалов 3,52 кВ, электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,01 Тл перпендику­лярно линиям магнитной индукции и движется по окружности радиуса 0,02 м. Вычислите отношение заряда электрона к его массе.

3. Положительно заряженный шарик массой m подвешен на нити длиной L и равномерно движется по окружности в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией . Заряд шарика q. Нить образует с вертикалью угол α = 60°. Найдите угловую скорость равномерного обращения шарика по окружности.

4. Две частицы, имеющие отношение зарядов  = 2 и отношение масс  = 4, влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции и движутся по окружностям с отношением радиусов  = 2. Определите отношение кинетических энергий этих частиц.

5. Внутренний диаметр дуантов циклотрона 1000 мм. Индукция магнитного поля 1,2 Тл. Ускоряющее напряжение 100 кВ. Найти: а) максимальную энергию, до которой могут быть ускорены в этом цик­лотроне протоны, и скорость, приобретаемую протонами к концу ускорения; б) время, в течение которого длится процесс ускорения.

Вопросы:

1. Почему в Канаде северные сияния бывают чаще, чем в Сибири, расположенной на той же географической широте?

2. Могут ли ионы разной массы, ускоренные одним и тем же электрическим полем, иметь одинаковые траектории в магнитном поле?

3. Два разноименных заряда, связанные легкой пружиной, влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции. Почему увеличивается потенциальная энергия пружины, ведь магнитная сила работу не совершает?

4. Почему даже слабое магнитное поле (магнит объемом до 1 см³) вызывает появление " картины магнитного поля" на экране телевизора?

5. На рисунке изображен участок траектории частицы, движущейся в постоянном магнитном поле. Каков знак заряда частицы?

6. Что произойдет с листочками электроскопа, заряженными отрицательно, если к его головке не касаясь поднести северный полюс полосовой магнита?

III. Задачи:

1. Электрон движется по окружности радиуса 10 см в однородном магнитном поле с индукцией 1 мТл. Параллельно магнитному полю возбуждается однородное электрическое поле с напряженностью 100 В/м. За какой промежуток времени кинетическая энергия электрона возрастет вдвое?

2. Э лектрон влетает в однородное магнитное поле. В точке А он имеет скорость , которая составляет с направлением поля угол α. При каких значениях индукции магнитного поля электрон окажется в точке В. Заряд электрона е, масса m, расстояние между точками А и В равно L. Проблемы удержания горячей плазмы. Токамак (токовая камера с магнитными катушками). На большом токамаке (США) была достигнута температура 4·10⁸ К, время удержания плазмы до 10 с, мощность 10 МВт. Начато строительство международного экспериментального реактора ( ): объем плазмы 2000 л, мощность 500 МВт, стоимость 5 млрд. евро. Почему технически очень сложно осуществить управляемую термоядерную реакцию на установках типа токамак?

3. Один из предложенных путей получения высоких температур, необходимых для осуществления термоядерных реакций, использует так называемую «магнитную термоизоляцию». Уход быстрых частиц из зоны высокой температуры предотвращается магнитным полем. Оценить силу тока в столбе газового разряда радиуса 3 см, необходимую для того, чтобы электроны, обладающие средней скоростью хаотического движения, соответствующей температуре 10⁶ К, не могли удаляться от поверхности столба на расстояние более чем 3∙10^-3 см.

4. В установке для разделения изотопов U²³⁵ и U²³⁸ пучок однократно ионизованных ускоренных ионов урана с энергией 5 кэВ попадает от источника через щель в однородное магнит­ное поле, перпендикулярное плоскости рисунка. В магнитном поле ионы разных масс движутся по окружностям разного радиуса и, совершив полуоборот, попадают в приемники. Конструкция последних должна быть такова, чтобы расстояние между пучками изотопов урана на выходе было не меньше 5 мм. Каково должно быть магнитное поле, удовлетворяющее этому условию? Найти также время, необходимое для полного разделения 1 кг природного урана, если ионный ток, созда­ваемый источником, равен 5 мА.

I V.

1. Можно ли по знаку холловской разности потенциалов судить о знаке свободных носителей заряда? Будет ли наблюдаться эффект Холла в электролитах, в полупроводниках?

2. Измерьте отношение заряда электрона к его массе с помощью телевизора.

3. Две одинаковые частицы с зарядами q и массами m вылетают одновременно из одной точки в направлении, перпендикулярном линиям однородного магнитного поля с индукцией . Вычислите расстояние между частицами как функцию угла поворота (как функцию времени), если начальные скорости частиц направлены одинаково и равны и .

"Нет ничего позорнее для натуралиста, чем мнение,

будто что-либо может произойти без причины".

Цицерон

Урок 38∕20. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭДС ПРИ ДВИЖЕНИИ ПРОВОДНИКА