4.2. Сила Ампера. Сила Лоренца

56) Найти величину силы Ампера, действующей на прямолинейный проводник с током 5 А длиной 1,5 м во внешнем магнитном поле с индукцией 20 мТл. Направление линий индукции магнитного поля составляет с направлением тока угол 40.

57) Найти угол, который составляют линии магнитной индукции с нап-равлением тока в проводнике, на который действует сила Ампера, равная 6 мН. Индукция магнитного поля равна 3 мТл, сила тока – 1 А, длина проводника  2 м.

58) По горизонтально расположенному медному проводнику площадью сечения 2 мм² течет ток силой 20 А. Каковы должны быть значение и нап-равление магнитной индукции поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера? Проводник расположен перпендикулярно линиям индукции магнитного поля.

59) По горизонтально расположенному железному проводнику с поперечным сечением 1 мм² пустили ток и поместили проводник в однородное магнитное поле с индукцией 10 мТл. Найти значение тока в проводнике, если сила тяжести уравновесилась силой Ампера. Проводник расположен перпендикулярно линиям индукции магнитного поля.

60) По прямому горизонтально расположенному проводнику течет ток силой 50 А. Под проводником параллельно ему находится прямолинейный алюминиевый провод, по которому протекает ток силой 10 А. Расстояние между проводами равно 1 см. Какова должна быть площадь поперечного сечения нижнего провода, чтобы он находился в состоянии равновесия не-закрепленным?

61) Длинный прямолинейный провод, по которому протекает ток, зак-реплен горизонтально. Под проводом параллельно ему на расстоянии 1 см расположен второй прямолинейный провод с током силой 10 А. При каких силе и направлении тока в верхнем проводе нижний провод будет висеть в воздухе без опоры? Масса единицы длины нижнего провода равна 510^3 кг/м.

62) По трем длинным металлическим стержням, отстоящим друг от друга на расстоянии 25 см, текут токи I₁ = 10 A; I₂ = 20 A; I₃ = 30 A, как показано на рис. 43. Найти силу, действующую на единицу длины третьего стержня в магнитном поле токов I₁ и I₂.

63) По четырем длинным металлическим стержням, отстоящим друг от друга на расстоянии 30 см (рис. 44), текут токи I₁ = 10 А; I₂ = 20 А; I₃ = 15 А; I₄ = 25 А. Найти силу, действующую на единицу длины четвертого стержня в магнитном поле токов I₁, I₂ и I₃.

64) Медный проводник, площадь поперечного сечения которого равна 2 см², длиной 1 м висит на двух нерастяжимых нитях. По проводнику течет ток силой 1 А. При включении однородного магнитного поля с индукцией 2 Тл нити обрываются. Найти ускорение стержня, с которым он будет падать вниз. Линии индукции магнитного поля перпендикулярны направлению тока. Прочность на разрыв каждой нити равна 4 Н. Силой сопротивления воздуха пренебречь.

65) На горизонтальных рельсах, расстояние между которыми равно 2 м, лежит проводник такой же длины. По проводнику течет ток силой 1 А. С каким ускорением будет двигаться проводник, если систему поместить в однородное магнитное поле с индукцией 3 Тл? Масса проводника равна 2,5 кг. Коэффициент трения проводника о рельсы равен 0,12. Линии индукции магнитного поля перпендикулярны проводнику.

66) На рельсах, расстояние между которыми равно 1 м, лежит проводник такой же длины. Рельсы составляют с горизонтом угол 30. По проводнику течет ток силой 8 А. С каким ускорением будет двигаться проводник вверх по наклонной плоскости, если систему поместить в однородное магнитное поле с индукцией 2 Тл? Масса проводника равна 2 кг. Коэффициент трения проводника о плоскость равен 0,1. Линии индукции магнитного поля перпендикулярны направлению тока.

67) Вблизи прямолинейного бесконечно длинного проводника, по которому течет ток силой 6 А, расположен контур из провода в виде прямоугольника со сторонами длиной 10 и 20 см. Расстояние от провода до ближайшей стороны контура равно 4 см. Ток в этой стороне контура сонаправлен с током в проводнике. Проводник расположен в плоскости контура параллельно большим сторонам. Определить силу, действующую со стороны проводника на контур, если ток в контуре равен 8 А.

68) Найти значение силы Лоренца, действующей на заряд 3 нКл, который влетел в магнитное поле со скоростью 1 Мм/с под углом 50 к линиям магнитной индукции. Значение индукции магнитного поля равно 30 мТл.

69) Заряженная частица массой 1 пг влетела в однородное магнитное поле с индукцией 3 мТл перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. При этом на частицу действует сила Лоренца 30 мН. Заряд частицы равен 2 мкКл. Найти значения скорости частицы и ее кинетической энергии.

70) Электрон, ускоренный разностью потенциалов 300 В, движется параллельно прямолинейному длинному проводнику на расстоянии 4 мм от него. Какая сила подействует на электрон, если по проводнику пустить ток силой 5 А?

71) Альфа-частица с кинетической энергией 4 кэВ попадает в магнитное поле с индукцией 1 Тл, направление линий которой перпендикулярно скорости движения. Найти радиус кривизны траектории альфа-частицы.

72) Протон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 2 мТл перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Найти период и частоту обращения протона при его движении по окружности.

73) Протон и электрон, двигаясь с одинаковой скоростью, попадают в одно и то же однородное магнитное поле. Во сколько раз радиус кривизны траектории протона отличается от радиуса кривизны траектории электрона?

74) Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 2 мТл перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Чему равны значения тангенциального и нормального ускорения электрона в магнитном поле, если электрон до попадания в поле был ускорен разностью потенциалов 1000 В?

75) Электрон, энергия которого равна 1 кэВ, влетает в однородное электромагнитное поле напряженностью 800 В/см перпендикулярно его силовым линиям. Каковы должны быть значение и направление индукции магнитного поля, чтобы электрон не отклонился от своего направления?

76) Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 10 мТл по винтовой линии, радиус которой равен 1 см, а шаг – 7 см. Определить период обращения электрона и его скорость.

77) След неизвестной частицы, ускоренной разностью потенциалов 100 В, в камере Вильсона представляет собой дугу окружности радиусом 34,3 мкм. Камера находится в магнитном поле с индукцией 2 Тл. Линии индукции перпендикулярны поверхности камеры. Определить удельный заряд частицы.

78) Протон влетел в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл. Определить импульс и момент импульса протона при движении его в магнитном поле, если траектория протона представляет дугу окружности радиусом 0,2 см.

79) Альфа-частица первоначально движется свободно со скоростью 5,5 Мм/с. В некоторый момент времени в окрестности частицы создается перпендикулярное однородное магнитное поле с индукцией 1 Тл. Определить значение и направление магнитного момента контура, созданного движением альфа-частицы в магнитном поле.