Билет №4 Сила Лоренца. Правило левой руки. Движение частицы в магнитном поле.

Электрический ток – это совокупность упорядоченно движущихся заряженных частиц. Поэтому действие магнитного поля на проводник с током есть результат действия поля на движущиеся заряженные частицы внутри проводника. Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца.

На заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила. Экспериментально было установлено, что модуль этой силы: F = q v B sin α

где q – заряд, v – скорость движения заряда, B – магнитная индукция, α – угол между векторами скорости и магнитной индукции. Эта сила называется силой Лоренца.

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы линии индукции пронзали ладонь, а четыре вытянутых пальца показывали направление движения положительного заряда, то оттопыренный большой палец покажет направление силы. Если заряд отрицательный, то надо брать правую руку и проделывать с ней те же манипуляции.

Направление силы Лоренца, найденное по правилу левой руки, всегда оказывается перпендикулярным направлению движения. Поэтому магнитное поле не может изменить модуль скорости заряженной частицы, оно может лишь изменить ее направление движения. В частности, если заряженная частица влетает в однородное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, то она будет двигаться по окружности. Радиус этой окружности найдем из следующих соображений. Составим уравнение второго закона Ньютона для частицы, движущейся по окружности:

Подставляя выражения центростремительного ускорения и силы Лоренца, получим: Отсюда находим радиус окружности:

При движении заряженной частицы в неоднородном магнитном поле не только направление, но и величина силы Лоренца будет изменяться и траектория движения частицы может быть очень сложной. Если частица движется в плоскости, перпендикулярной линиям индукции, то, влетев в магнитное поле и описав дугу, она вылетает из магнитного поля. Если частица влетает в поле под произвольным углом к линиям индукции, то, пролетев в поле какую-то часть витка спирали, она тоже отбрасывается полем. Таким образом, сильное магнитное поле отбрасывает влетающие в него заряженные частицы (поэтому такие поля называют иногда магнитными зеркалами).

Билет №5 Магнитная проницаемость среды. Диа-, пара-, ферромагнетики.

Все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются, т. е. сами создают магнитное поле. Поэтому индукция магнитного поля в однородной среде отличается от индукции поля в вакууме.

Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью:

Все вещества в зависимости от их магнитной проницаемости разделяют на ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики.

К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт и некоторые соединения этих металлов с другими элементами. У них значения магнитной проницаемости достигают тысяч единиц. Поэтому при внесении железного сердечника в катушку с током, индукция магнитного поля увеличивается во много раз. Ферромагнетики – вещества, в которых . Магнитная проницаемость ферромагнетиков достигает значений .

К парамагнетикам относятся вещества, магнитная проницаемость которых немного больше единицы. (Платина, жидкий кислород) Парамагнетики – вещества, в которых и при этом значение μ близко к 1, например, у алюминия .

К диамагнетикам можно отнести вещества с малой магнитной проницаемостью. Они ослабляют магнитное поле. (Серебро, свинец, кварц, висмут).

Диамагнетики – вещества, в которых . При этом значение μ очень близко к 1, например, у воды.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ