11 вариант по физике электромагнетизм
.pdfЗадача 12.
76. Определить объёмную плотность энергии магнитного поля в точке, находящейся на биссектрисе прямого угла, образованного согнутым бесконечно длинным проводником с током 1=2А, и удаленной от вершины угла на 3 см.
Дано:
α = 900 I = 2А
r = 3см = 0,03м
Найти:
ω - ?
Решение.
Найдём сначала величину вектора магнитной индукции В. Так как по условию задачи не сказано, где брать точку на биссектрисе, то задача имеет два решения.
I
φ1 A
r
a
450
450
φ2 |
I |
a r 450
С a
По принципу суперпозиции магнитная индукция в искомых точках равняется векторной сумме индукций созданных двумя прямыми токами. По правилу правой руки определяем направление этих напряжённостей. Вектора магнитных индукций прямых токов в точке А направлены из плоскости чертежа и равны по величине ( из соображений симметрии). Поэтому векторная сумма индукций будет равняться алгебраической, а так как точка А лежит на биссектрисе, то вектора магнитных индукций двух токов будут одинаковы. Таким же образом вычисляется величина вектора магнитной индукции в точке С, вектор индукции в точке С будет направлен в плоскость
чертежа
ìB |
|
|
= 2B |
|
|
|
= |
|
2× μ0 I |
|
(cosϕ - cosϕ |
|
)= |
|
μ0 I |
|
(cosϕ - cosϕ |
|
)= |
|
4π ×10−7 ×2 |
|
(cos0 - cos135)= |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
4πa |
|
|
2πrcos450 |
|
|
2π ×0,03×cos450 |
||||||||||||||||||||
ï |
А |
|
|
|
|
|
1А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
||||
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ï= 9,4×10−6 Тл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2× μ0 I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
μ0 I |
|
|
|
|
|
4π ×10−7 ×2 |
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(cosϕ1 - cosϕ2¢ )= |
|
|
(cosϕ1 - cosϕ2¢ )= |
|
|
(cos0 - cos45)= |
||||||||||||
ïBС |
|
= 2B1С |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
4πa |
|
2πrcos450 |
|
2π ×0,03×cos450 |
|
||||||||||||||||||||||
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ï= 9,4×10−6 Тл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
ï |
|
|
|
|
μ0 I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ï |
|
|
|
|
|
|
(cosϕ - cosϕ |
|
)индукция прямого тока в точке А из чертежа |
|
|
|||||||||||||||||||||
íB |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
4πa |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
ï 1А |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ï |
|
|
|
|
μ0 I |
|
|
(cosϕ1 - cosϕ2¢ ) индукция прямого тока в точке С из чертежа |
|
|
||||||||||||||||||||||
ïB1С |
|
= |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
4πa |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ïϕ = 0 так как проводник бесконечно длинный |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
ï 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ïϕ2 =180 - 45 =1350 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ïϕ2¢ = 45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
îa = rcos45 |
из чертежа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Найдём плотность энергии магнитного поля в искомых точках |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
ω = |
|
B |
2 |
= |
(9,4×10−6 )2 |
= 3,5×10−5 |
Дж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
2×4π ×10−7 |
|
м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
2μ0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Ответ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
3,5 ×10 |
−5 Дж |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
. Так как угол 90 , то два решения задачи совпадают |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
м3 |
|
|
|
Задача 13.
92. Заряженная частица, двигаясь в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, прошла слой свинца и за счет этого потеряла половину своей кинетической энергии. Считая частицу нерелятивистской, определить, как изменится радиус кривизны траектории частицы после прохождения этого слоя.
Дано:
E1 = 2E2
Найти:
R1 /R2 - ?
Решение.
F
ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
æ |
|
RBq ö2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ï |
|
mV 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mç |
|
|
|
|
÷ |
|
|
(RBq)2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2mЕ |
|
||||||||||||
ïE = |
кинетическая энергия частицы ® E = |
|
|
è |
|
|
|
m ø |
= |
® R = |
|
® |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Bq |
|||||||||||||||||||||||||||||
ï |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2m |
|
|||||||||
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
í |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ïF = ma второй закон Ньютона |
|
|
|
|
|
|
|
mV |
|
|
|
|
|
|
|
|
RBq |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
ïF = BqV сила Лоренца |
|
|
|
|
|
|
|
|
® |
|
|
|
|
= BqV ®V = |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
ï |
V |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ïa = |
|
|
|
|
центростремительное ускорение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2mЕ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
2mЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ïR2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bq |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
Bq |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
® R = |
|
|
2mЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
® í |
|
|
|
|
|
|
|
® |
1 |
= |
|
|
|
|
= |
|
|
1 |
|
= 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Bq |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2mЕ1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
2mЕ |
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
= |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bq |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Bq |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ответ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Уменьшился в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|