В магнитном поле

IV.

V.

§ 65. Упр. 11, № 4.

1. Ученые установили, что у перелетных птиц есть «магнитный компас», который регистрирует небольшие изменения величины и направления индукции магнитного поля Земли. Как, по вашему мнению, он устроен?

Что случилось бы, если бы Земля была внутри пустой?

"Знанию всегда предшествует предположение".

А. Гумбольдт

Урок 37/19. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

ЦЕЛЬ УРОКА: Развить представления, полученные при изучении магнитной силы. Научить учащихся решать задачи на движение частицы в сложных полях.

ТИП УРОКА: Решение задач.

ОБОРУДОВАНИЕ: Микрокалькулятор.

ПЛАН УРОКА:

Вступительная часть 1-2 мин

Опрос 10 мин

Решение задач 30 мин

Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный:

1. Магнитная сила.

2. Движение заряжен­ной частицы в магнитном поле.

3. Магнитная сила в природе и технике,

Задачи:

Электрон влетает в область однородного магнитного поля с индукцией 0,01 Тл со скоростью 1000 км/с перпендикулярно к линиям магнитной индукции. Какой путь он пройдет к тому моменту, когда вектор его скорости повернется на 1⁰?

Пройдя ускоряющую разность потенциалов 3,52 кВ, электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,01 Тл перпендику­лярно линиям магнитной индукции и движется по окружности радиуса 0,02 м. Вычислите отношение заряда электрона к его массе.

Внутренний диаметр дуантов циклотрона 1000 мм. Индукция магнитного поля 1,2 Тл. Ускоряющее напряжение 100 кВ. Найти: а) максимальную энергию, до которой могут быть ускорены в этом цик­лотроне протоны, и скорость, приобретаемую протонами к концу ускорения; б) время, в течение которого длится процесс ускорения.

Вопросы:

Почему жидкий проводник при пропускании по нему тока стремится уменьшить площадь своего поперечного сечения?

Отчего пламя свечи, помещенное между полюсами магнита, выталки­вается наружу?

Почему два параллельных проводника, по которым текут токи в одном направлении, притягиваются, а два параллельных пучка электронов – отталкиваются?

В правую или левую часть экрана кинескопа отклоняются электроны под влиянием магнитного поля Земли? Телевизор находится а) в г. Новокузнецке, б) на экваторе, в) на юге Австралии.

На плоскости дана дуга окружности. С помощью циркуля и линейки постройте отрезок, равный ее радиусу.

Почему в Канаде северные сияния бывают чаще, чем в Сибири, расположенной на той же географической широте?

Могут ли ионы разной массы, ускоренные одним и тем же электрическим полем, иметь одинаковые траектории в магнитном поле?

Почему даже слабое магнитное поле (магнит объемом до 1 см³) вызывает появление "картины магнитного поля" на экране телевизора?

На рисунке изображен участок траектории частицы, движущейся в постоянном магнитном поле. Каков знак заряда частицы?

Что произойдет с листочками электроскопа, заряженными отрицательно, если к его головке не касаясь поднести северный полюс полосовой магнита?

III. Задачи:

Электрон движется по окружности радиуса 10 см в однородном магнитном поле с индукцией 1 мТл. Параллельно магнитному полю возбуждается однородное электрическое поле с напряженностью 100 В/м. За какой промежуток времени кинетическая энергия электрона возрастет вдвое?

Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией В. В точке А он имеет скорость , которая составляет с направлением поля угол α. При каких значениях индукции магнитного поля электрон окажется в точке В. Заряд электрона е, масса m, расстояние между точками А и В равно L. Проблемы удержания горячей плазмы. Токамак (токовая камера с магнитными катушками). На большом токамаке (США) была достигнута температура 4·10⁸ К, время удержания плазмы до 10 с, мощность 10 МВт. Начато строительство международного экспериментального реактора (): объем плазмы 2000 л, мощность 500 МВт, стоимость 5 млрд. евро. Почему технически очень сложно осуществить управляемую термоядерную реакцию на установках типа токамак?

Один из предложенных путей получения высоких температур, необходимых для осуществления термоядерных реакций, использует так называемую «магнитную термоизоляцию». Уход быстрых частиц из зоны высокой температуры предотвращается магнитным полем. Оценить силу тока в столбе газового разряда радиуса 3 см, необходимую для того, чтобы электроны, обладающие средней скоростью хаотического движения, соответствующей температуре 10⁶ К, не могли удаляться от поверхности столба на расстояние более чем 3∙10^-3 см.

В установке для разделения изотопов U²³⁵ и U²³⁸ пучок однократно ионизованных ускоренных ионов урана с энергией 5 кэВ попадает от источника через щель в однородное магнит­ное поле, перпендикулярное плоскости рисунка. В магнитном поле ионы разных масс движутся по окружностям разного радиуса и, совершив полуоборот, попадают в приемники. Конструкция последних должна быть такова, чтобы расстояние между пучками изотопов урана на выходе было не меньше 5 мм. Каково должно быть магнитное поле, удовлетворяющее этому условию? Найти также время, необходимое для полного разделения 1 кг природного урана, если ионный ток, созда­ваемый источником, равен 5 мА.

Можно ли по знаку холловской разности потенциалов судить о знаке свободных носителей заряда? Будет ли наблюдаться эффект Холла в электролитах, в полупроводниках?

Измерьте отношение заряда электрона к его массе с помощью телевизора.

"Нет ничего позорнее для натуралиста, чем мнение,

будто что-либо может произойти без причины".

Цицерон

Урок 38∕20. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭДС ПРИ ДВИЖЕНИИ ПРОВОДНИКА

ЦЕЛЬ УРОКА: Изучить явление возникновения ЭДС при движении провод­ника в магнитном поле и рассмотреть практические применения этого явления.

ТИП УРОКА: Комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: Магнит дугообразный, проводник, гальванометр, катушки Гельмгольца, прибор "Рамка в магнитном поле".

ПЛАН УРОКА:

Вступительная часть 1-2 мин

Опрос 10 мин

Объяснение 20 мин

Закрепление 10 мин

Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный:

1. Практические применения свойства магнитного поля действовать на движущуюся заряженную частицу.

Задачи:

α -частица, ускоренная напряжением 250 кВ, пролетает поперечное однородное магнитное поле с индукцией 0,51 Тл. Толщина области с полем 10 см. Определить угол отклонения α -частицы от первоначального направления движения.

Протоны движутся по окружности радиусом 8,1 см в магнитном поле с индукцией 0,58 Тл. Какое электрическое поле надо наложить, чтобы протоны двигались по прямой линии? Как должен быть направлен вектор , ? Селектор скоростей: Если заряженные частицы движутся во взаимно перпендикулярных электрических и магнитных полях, то прямолинейно будут распространяться частицы, у которых скорость . Их можно выделить, поместив на их пути диафрагму.

Частица массой m с зарядом q движется с постоянной по модулю скоростью в области пространства, где имеются три взаимно перпендикулярных поля: электрическое с напряженностью E, магнитное с индукцией B и поле тяжести g. В некоторый момент поля E и B выключают. Минимальная кинетическая энергия частицы в процессе последующего движения составляет половину начальной. Найдите проекции скорости частицы на направление полей E, B и g.

Вопросы:

Увеличение скорости заряженных частиц в циклотроне осуществляется исключительно за счет воздействия на частицы электрического поля. Зачем необходимо еще и магнитное поле?

Начальная скорость электрона составляет некоторый угол с совпадающими по направлению векторами напряженности электрического поля и индукции магнитного поля. Каков характер движения электрона?

Узкий канал заполнен жидкостью. Если нужным образом создать электрическое и магнитное поля, то жидкость начнет течь. Почему?

Почему частица, движущаяся по спирали в неоднородном магнитном поле, «отражается» от области, где магнитная индукция этого поля больше?

От каких параметров частицы зависит форма ее траектории при движении в гравитационном поле, электрическом поле, магнитном поле?

Изменяется ли скорость заряженной частицы при ее движении в неоднородном магнитном поле?

Каким образом постоянная аннигиляция магнитных полей в верхней части солнечной атмосферы приводи к возникновению вспышек и разогреву короны?

Утверждают, что при приближении кометы к Солнцу на ее голову налетает солнечный ветер, который захватывает своим магнитным полем ионы кометного газа, и гонит их прочь от Солнца. Так ли это?

III. Возникновение ЭДС при движении проводника в магнитном поле (демонстрация). Движение свободных положительно заряженных частиц в проводнике при его перемещении в однородном магнитном поле (можно и отрицательно заряженных). Для неподвижного наблюдателя-учителя
перераспределение свободных зарядов в проводнике вызывается магнитной силой (сторонняя сила): F_м = q∙υ∙В. В выражение для магнитной силы входит скорость частицы (относительно чего, какой системы отсчета?).

Дата добавления: 2015-07-02