Сила ампера. Сила лоренца Теоретичні відомості

Сила Ампера – сила, яка діє на провідник із струмом в магнітному полі. Силу Ампера можна визначити за формулою

Напрямок сили Ампера визначають за правилом лівої руки, якщо ліву руку розмістити так, щоб перпендикулярна до провідника складова вектора магнітної індукції входила в долоню, а чотири випрямлені пальці співпадали з напрямком струму, то відігнутий на 90° великий палець покаже напрям сили Ампера, що діє на відрізок провідника.

Сила Лоренца – це сила, яка діє на заряджену частинку, яка рухається в магнітному полі. Силу Лоренца можна визначити за формулою

.

Напрям сили Лоренца, як і напрям сили Ампера, визначається за допомогою правила лівої руки. Якщо ліву руку розмістити так, щоб складова вектора магнітної індукції, перпендикулярна до швидкості заряду, входила у долоню, а чотири пальці були напрямлені за рухом позитивного заряду (проти руху негативного), то відігнутий на 90º великий палець покаже напрям сили Лоренца, що діє на заряд.

Приклади розв’язування задач

Визначити прискорення провідника масою 1 г і довжиною 8 см в однорідному магнітному полі напруженістю 1 кА/м, якщо сила струму в ньому 1А, а напрям струму і індукції взаємно перпендикулярні.

Дано:	Розв’язування:
	На провідник із струмом, поміщений в магнітне поле, діє сила Ампера . В – індукція магнітного поля. де – магнітна стала вакууму.
. За другим законом динаміки Ньютона , тобто . Звідки .
Обчислення: . Відповідь: .

Задачі

1. Провідник знаходиться в рівновазі в горизонтальному магнітному полі індукцією 1 Тл. Визначити силу струму в провіднику, якщо його маса 0,1 г і довжина 5 см та він перпендикулярний до ліній індукції і знаходиться у вільному стані.

2. На відстані 1 см, паралельно до прямолінійного довгого провідника, рухається електрон з швидкістю 6∙10⁴ м/с. Яка сила буде діяти на електрон, якщо через провідник пропустити струм 1 А?

3. В однорідному магнітному полі з індукцією 0,5 Тл рухається провідник довжиною 10 см. По провіднику тече струм 2 А. Швидкість руху провідника 20 см/с напрямлена перпендикулярно до напряму магнітного поля. Знайти роботу переміщення провідника за час 10c і потужність витрачену на це переміщення.

4. Електрон, прискорений різницею потенціалів 1 кB, влітає в однорідне магнітне поле, напрямок якого перпендикулярний до напрямку його руху. Індукція магнітного поля 1,19 мТл. Знайти радіус дуги, по якій рухається електрон.

5. Протон у магнітному полі, індукція якого 0,01 Тл, описав коло радіусом R=10 см. Яка швидкість протона?

6. В однорідне магнітне поле з індукцією 10 мТл перпендикулярно до ліній індукції влітає електрон, кінетична енергія якого 30 кеВ. Обчислити радіус кривизни траєкторії руху електронів у полі.

7. Протон і α-частинка (заряд α-частинки у 2 рази більший від заряду протона, а маса – в 4 рази більша від маси протона) влітають в однорідне магнітне поле перпендикулярно до ліній індукції. Порівняти радіуси кіл, що їх описують частинки, коли в них однакові: а)швидкості; б)енергії.

8. Електрон рухається в однорідному магнітному полі, індукція якого 4 мТл. Визначити період Т обертання електрона.

9. Протон рухається в магнітному полі напруженістю 10⁵ А/м по колу радіусом 2 см. Визначити кінетичну енергію протона.

10. Прямолінійний провідник із струмом 100 А і масою 20 г починає переміщуватись під дією однорідного магнітного поля перпендикулярно до ліній індукції. Який магнітний потік перетне цей провідник до моменту часу, коли швидкість його буде рівна 10 м/с?

11. По мідному стрижню, що лежить поперек двох горизонтальних рейок, розміщених на відстані 0,3 м одна від одної, проходить струм силою 50 А. Маса стрижня 0,14 кг. Магнітне поле, яке перпендикулярне до площини рейок, спричиняє рівномірний рух стрижня. Визначити індукцію магнітного поля, якщо коефіцієнт тертя ковзання стрижня об рейки 0,6.

12. Електрон, на який діє прискорювальна різниця потенціалів 3,5 кВ, влітає в однорідне магнітне поле, індукція якого 0,01 Тл, перпендикулярно до ліній магнітної індукції й рухається по колу радіуса 2 см. Обчислити відношення заряду електрона до його маси.

13. Електрон, прискорений різницею потенціалів 3 кВ, влітає в магнітне поле соленоїда під кутом 30^о до його осі. Кількість витків соленоїда 2000, його довжина – 25 см, сила струму – 2,5 А. Визначити крок h гвинтової траєкторії електрона в магнітному полі соленоїда.

14. Електрон влітає в суміжні за напрямом однорідні електричне та магнітне поля зі швидкістю 1 Мм/с. Напруженість електричного поля 100 В/м, індукція магнітного поля 10^-4 Тл. Обчислити прискорення електрона, якщо напрям його швидкості: а) є перпендикулярним до векторів Е та В; б) збігається із загальним напрямом векторів Е і В.