Механика Молекулярная физика и термодинамика Электростатика и постоянный ток Электромагнетизм Закон Ампера ФИЗИКА АТОМА И ОСНОВЫ  ФИЗИКИ ЯДРА Геометрическая оптика

Физика задачи. Примеры контрольной по разделам Механика, Молекулярная физика, Электростатика, Оптика

Пример 2. Внутри длинного соленоида перпендикулярно его оси расположен прямой проводник с током 8 А длиной 5 см. Какая сила действует на проводник, если соленоид имеет 20 витков на 1 см и по его обмотке течет ток 6 А?

Дано:

Iпр =8 A; l =5 см;

I с =6 A;

n =20 см-1= 2000 м-1

FA = ? 

Решение

Для определения величины силы, действующей на провод, воспользуемся законом Ампера:

FA= I l B sin 

Внутри соленоида создается магнитное поле с индукцией В, направленное по оси; при этом, согласно условию задачи вектор элемента тока Il перпендикулярен оси и , следовательно В. Величину магнитной индукции В определим с помощью теоремы о циркуляции или по готовой формуле:

B = mm0 In. (2)

 Для воздуха m =1. Подставив (2) в (1), получаем:

FA= Iпр lm0 Iс n =8 5 10-2 2 103 6 4 10-7 =6,03 10-3 (Н).

Ответ: FA = 6,03 мН.

 Пример 3. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 3 кэВ, влетает в однородное магнитное поле под углом 30° и начинает двигаться по винтовой линии. Индукция магнитного поля равна 10 мТл. Найти радиус витка и шаг винтовой линии.

Дано:

U = 3 кэВ =3 103 ;

B = 10-2 Тл;  ;

m = 9,1кг;

е = 1,6 Кл

R =? h = ?

 Решение

Определим скорость v, с которой электрон влетел в магнитное поле, используя закон сохранения и превращения энергии:

Wэл =Wкин , или mv2/2 =eU

 Отсюда находим

v = (2eU/m)1/2

 Действующая со стороны магнитного поля сила Лоренца направлена перпендикулярно скорости движения заряда и является центростремительной силой. Таким образом, за счет перпендикулярной к В составляющей скорости vэлектрон совершает вращение с радиусом R и периодом Т, а за счет параллельной составляющей v|| происходит дальнейшее продвижение электрона, т.е. движение по винтовой траектории с шагом h:

 h= v|| T.

Здесь v|| = v cos ; vv sin

Радиус траектории определим из условия равенства Fцб = FЛ , или

mv/R =e v

Откуда находим R:

R = m v(e B) = m v sin(e B)= m (2eU/m)1/2 sin(e B).

 Период Т определим, зная радиус R и v:

l окр v R vm/(e B).

Тогда шаг

h= v|| T =m (2eU/m)1/2 cos  /(e B) = (U m/e)1/2 cos  . 

Поставив численные данные, получим

Ответ: R = 0,92 см; h = 10 см. 

Дифракция света - это совокупность явлений, наблюдающихся при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики. Явление дифракции может быть объяснено с помощью принципа Гюйгенса: каждая точка фронта волны является источником вторичных сферических волн, а огибающая этих вторичных волн дает новое положение фронта.
Физика примеры решения задач