Первый слайд презентации: Решение задач на определение силы Ампера
План урока: Выполните тест «Магнитное поле-2» (на стене в группе) Подготовьтесь к решению задач – выполните разминку. Если не совсем понятно решение – посмотрите видеоролик «комментарии к разминке» Попробуйте самостоятельно решить задачи 4-12 (в случае затруднений постепенно открывайте решение). Напишите, какие задачи вызвали наибольшее затруднение (устроим видеоразбор ) Изучите новый материал (слайды ) и попробуйте решить задачи (слайды ). Домашнее задание.
Слайд 3: Разминка 1
На тонких проволоках подвешена катушка. Если по катушке пропустить ток, то она притягивается к магниту. В чем причина наблюдаемого вами явления? Ответ: Катушка с током — это электромагнит. Левый конец катушки — южный полюс (правило буравчика), а разноименные полюсы притягиваются.
Слайд 4: Разминка 2
На тонких проволоках подвешены две катушки. Почему они притягиваются (или отталкиваются), если по ним пропускать электрический ток? Ответ: Электрический ток каждой из катушек взаимодействует с магнитным полем, создаваемым другой катушкой. В данном случае катушки будут отталкиваться.
Слайд 5: Разминка 3
Почему, если замкнуть цепь, алюминиевый стержень М придет в движение (покатится)? В какую сторону он покатится? Ответ: На проводник MN с током будет действовать сила со стороны магнитного поля подковообразного магнита. Стержень покатится вправо.
Слайд 6: Разминка
Перед вами два совершенно одинаковых стальных стержня. Один из них намагничен. Как определить, какой стержень намагничен, не имея в своем распоряжении никаких вспомогательных средств? Ответ: Поднести конец одного из стержней к середине другого. Намагниченный стержень не будет притягивать ненамагниченный.
Слайд 8: Задача 4
С какой силой действует однородное магнитное поле индукцией 2,5 Тл на проводник длиной 50 см, расположенный под углом 30˚ к вектору индукции, при силе тока в проводнике 0,5 А? Дано: В=2,5 Тл, ∆ l =0,5 м, α =30˚, I =0,5 А, F -? На проводник действует сила Ампера: F=B∙|I|∙∆ l∙sin α Подставив числовые данные, получим: F= 2,5 Тл∙0,5 А∙0,5 м ∙sin 30˚= =0,3125 Н Ответ: F =0,3125 Н
За направление силы тока принято направление движения положительно заряженных частиц. Значит, ток в цепи течет по направлению часовой стрелки ( в проводнике 1-2 сверху – вниз) По правилу левой руки сила Ампера направлена горизонтально вправо.
Слайд 10: Задача 6
На проводник № 2 со стороны двух других проводников действует сила Ампера. Все проводники лежат в одной плоскости и параллельны. Расстояния между соседними проводниками одинаковы. Чему равна сила Ампера, действующая на проводник № 2 со стороны двух других? Силы Ампера действующие на второй проводник со стороны двух других равны по модулю и противоположны по направлению, значит, их суммарное воздействие равно нулю.
Слайд 11: Задача 7
Участок проводника длиной 10 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу совершает сила Ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Работа силы Ампера равна произведению модуля силы на перемещение под действием этой силы. Дано: В=50 мТл, ∆ l =0,1 м, α =90˚, I =10А, а=0,08м, А-? Сила Ампера: F=B∙|I|∙∆l∙sin α, значит, ее работа вычисляется по формуле: А=а∙ F= а∙ B∙|I|∙∆l∙sin α Подставляя числовые данные, получим: А=0,004 Дж=4 мДж
Слайд 12: Задача 8
Электрическая цепь, состоящая из четырех проводников, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен горизонтально вправо. Куда направлена сила Ампера, действующая на проводник 1-2 ? Направление тока в цепи – против часовой стрелки (в проводнике 1-2 сверху – вниз). По правилу левой руки сила Ампера направлена вертикально вверх (перпендикулярно плоскости чертежа, к нам).
Слайд 13: Задача 9
Прямолинейный проводник длиной 0,4 м помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите индукцию магнитного поля, если при силе тока 2 А на проводник действует сила 4 Н. Сила Ампера: F=B∙|I|∙∆l∙sin α sin α =1, значит, Ответ: В=5 Тл
Слайд 14: Задача 10
Какова сила тока, проходящего по прямолинейному проводнику, расположенному перпендикулярно однородному магнитному полю, если на активную часть проводника длиной 40 см действует сила 20 Н при индукции магнитного поля 10 Тл. Используется закон Ампера. Ответ: 5 А
Слайд 15: Задачи 11, 12
Прямолинейный проводник с током помещен в однородное магнитное поле с индукцией 2 Тл. Определите силу, с которой действует магнитное поле на проводник, если его длина 10 см, сила тока в проводнике 5 А и проводник составляет с направлением индукции магнитного поля угол 30 0 Ответ: 0,5 Н Определите длину активной части прямолинейного проводника, помещенного в однородное магнитное поле с индукцией 400 Тл, если при силе тока 2,5 А на него действует сила 100 Н. Проводник расположен под углом 30 0 к линиям индукции магнитного поля. Ответ: 0,2 м
Слайд 16: Силы, действующие на рамку с током
Силы 1 и 3 лишь растягивают рамку, а пара сил 2 и 4 стремится повернуть рамку вокруг оси ОХ, причем сила Ампера действует на сторону в, а плечом является а /2
Слайд 18: Задача 13
Рамка площадью 100 см 2 помещена в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл. Найдите максимальный вращающий момент сил, действующих на рамку, если сила тока в ней 1000 А. Воспользоваться формулой для определения вращающего момента: M= I∙S∙B∙sin α Подставить числовые значения, переведенные в систему СИ: М=1000 А∙10 -2 м 2 ∙0,5 Тл∙1=5 Н∙м
Слайд 19: Задача 14
Квадратная рамка со стороной 5 см, имеющая 10 витков, находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость рамки составляет угол 0° с направлением магнитного поля. Определите вращающий момент сил, действующих на рамку, если сила тока в рамке равна 4 А. Воспользоваться формулой для определения вращающего момента: M= I∙S∙B∙sin α Площадь рамки равна 25 см 2 = 2,5∙10 -3 м 2 Подставить числовые значения, переведенные в систему СИ: М=4 А∙2,5∙10 -3 м 2 ∙0,1 Тл∙1=0,01 Н∙м
Слайд 20: Задача 15
Рассчитайте силу тока, протекающего по плоскому контуру площадью 5 см 2, находящемуся в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, если максимальный вращающий момент, действующий на контур со стороны поля, равен 0,25 мН∙м. Ответ: I = 1 A
Слайд 21: Задача 16
Чему равна индукция магнитного поля, если на прямоугольную рамку, сила тока в которой 0,5 А, действует максимальный вращающий момент 10 -2 Н∙м? Размеры рамки 20 х 30 см 2. Ответ: В = 0,33 Тл
Слайд 22: Задача 17
Какова индукция однородного магнитного поля, если на прямоугольную рамку (20 х 30 мм 2 ), помещенную в поле, действует максимальный вращающий момент 0,003 Н∙м? Рамка состоит из 100 витков, сила тока в рамке 5 А. Ответ: В = 0, 01 Тл