Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

11 вариант по физике электромагнетизм

.pdf
Скачиваний:
212
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
145.28 Кб
Скачать

Задача 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

 

)=

 

×10−7 ×2

 

(cos0 - cos135)=

 

 

 

 

 

 

a

 

 

rcos450

 

 

×0,03×cos450

ï

А

 

 

 

 

 

1А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

1

2

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï= 9,4×10−6 Тл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2× μ0 I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

μ0 I

 

 

 

 

 

×10−7 ×2

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(cosϕ1 - cosϕ2¢ )=

 

 

(cosϕ1 - cosϕ2¢ )=

 

 

(cos0 - cos45)=

ïBС

 

= 2B1С

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

rcos450

 

×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

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

ï 1А

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

μ0 I

 

 

(cosϕ1 - cosϕ2¢ ) индукция прямого тока в точке С из чертежа

 

 

ïB1С

 

=

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

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××10−7

 

м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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