10 кл урок 109_110_Контур с током_Сила Лоренца_Движение заряженной частицы в магнитном поле

1.

Урок 109-110 (90 мин) презентация к уроку по физике (10 класс) по
теме:
Контур с током в магнитном поле.
Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном
поле.
Учитель НАО «РФМШ» Адилов Ш.Р.

2.

Ход урока
Орг. Момент:
постановка целей, изучения темы,
план работы на уроке.
2 мин
Изучение нового
материала.
28мин
Отработка изученного
материала.
15 мин
Решение задач
37 мин
Подведение итогов. 8 мин
Домашнее задание.

3.

ЦЕЛЬ УРОКА:
10.3.4.3 - анализировать принцип
действия циклотрона, магнитной
ловушки, токомака, адронного
коллайдера и объяснять природу
полярного сияния;
10.3.4.4 - исследовать действие
магнитного поля на движущиеся
заряженные частицы.

4. Магнитный поток

Потоком вектора магнитной индукции (магнитным потоком) через
площадку dS называется скалярная
физическая величина, равная
dФB BdS Bn dS ,
где Bn B cos – проекция вектора В на направление
нормали к площадке dS (α – угол между векторами n и B), dS=dSn –
вектор, модуль которого равен dS, а направление совпадает с
направлением нормали n к площадке.

5. Магнитный поток

Поток вектора магнитной индукции через произвольную
поверхность S равен
ФB BdS Bn dS .
S
S
Для
однородного
поля
и
плоской
поверхности,
расположенной перпендикулярно вектору В, Bn=B=const:
ФВ=BS. [Вб]
Отсюда определяют единицу магнитного потока – вебер.
Теорема Гаусса для поля В: поток вектора магнитной
индукции сквозь любую замкнутую поверхность равен нулю:
BdS Bn dS 0.
S
S

6. Рамка с током в магнитном поле

На каждую сторону контура действует сила Ампера. На
горизонтальные стороны l контура действуют силы, которые
растягивают (сжимают) контур, не поворачивая его. На каждую из
вертикальных сторон а действует сила Ампера FA=BIa. Эти силы
создают пару сил, момент которой равен
M Fl cos BIal cos .
Момент сил (вращающий
момент) стремится повернуть
рамку так, чтобы поток dФВ
вектора В был максимальным.

7. Магнитный момент контура с током

Величина, называемая магнитным моментом контура:
pm IS ISn,
где S – площадь контура с током I, n – нормаль к плоскости рамки.
Положительное направление нормали совпадает с направлением
перемещения буравчика с правой нарезкой, вращаемого в
направлении тока.
Установлено, что отношение максимального вращающего момента
Mmax, действующего на контур, к магнитному моменту контура pm для
произвольно выбранной точки есть величина постоянная, не
зависящая от свойств контура. Эту величину и называют магнитной
индукцией:
M max
B .
pm

8.

8

9.

9

10. Действие магнитного поля на рамку с током широко применяется в электроизмерительных приборах.

• Работа любого прибора магнитоэлектрической
системы основана на взаимодействии
магнитного поля постоянного магнита и рамки с
током. Возникает вращающий момент, который
будет поворачивать рамку. Угол поворота рамки
и связанные с ним показания шкалы прибора
будут зависеть от силы тока в рамке.
10

11. Такие гальванометры могут измерять постоянные токи порядка 10-11 А.

Такие гальванометры могут измерять
постоянные токи порядка 10-11 А.
11

12.

Действие магнитного поля
на
движущиеся заряды.

13.

Bажнейшая особенность магнитного поля
состоит в том, что оно действует только на
движущиеся электрические заряды. В результате
опытов было установлено, что любая
заряженная частица, движущаяся в магнитном
поле, испытывает действие силы F, которая
пропорциональна величине магнитного поля в
этой точке. Направление этой силы всегда
перпендикулярно скорости движения частицы и
зависит от угла между направлениями v и B.

14. . Движение зарядов в магнитных полях

Считаем, что магнитное поле однородно и на частицу
не действуют электрические поля. Рассмотрим три
возможных случая:
1)
Заряженная частица движется в магнитном
поле вдоль линий магнитной индукции
2) Заряженная частица движется в магнитном
поле со скоростью
• 3) Заряженная частица движется под углом к
• линиям магнитной индукции .

15. 1. Магнитное поле не действует на заряженную частицу в двух случаях : если частица неподвижна ( V=0) или если частица ( V и B

–параллельны)
(движется вдоль силовой линии магнитного поля.
2. Если вектор скорости перпендикулярен , то
сила Лоренца создает центростремительное
ускорение и частица будет двигаться по
окружности.
3. Если скорость направлена под углом к , то
заряженная частица движется по спирали, ось
которой параллельна магнитному полю.

16.

Сила Лоренца
На заряд q, движущийся со скоростью V в магнитном
полес индукцией B, действует сила Лоренца.
Модуль силы Лоренца
FЛ qVB sin
Направление силы зависит
от знака заряда.
+ правило левой руки;
- правило правой руки.

17.

0 sin 0 FЛ 0
2
sin 1 FЛ qVB
Движение по окружности
радиуса R.
Радиус окружности
определяется из условия
mV 2
mV
qVB
R
R
qB
Период вращения частицы
2 m
T
B q
17

18.

18

19.

20.

Направление силы Лоренца определяется по
правилу левой руки:
Если ладонь левой руки расположить так, в нее
входил вектор магнитной индукции, а четыре
вытянутых пальца направить вдоль вектора
, то
отогнутый большой палец укажет направление силы,
действующей на положительный заряд. Сила Лоренца
перпендикулярна векторам
и
. При движении
частицы в магнитном поле сила Лоренца не совершает
20
работы и ее Wk не меняется.

21.

Движение частицы под углом к направлению
вектора магнитной индукции
Состоит из двух движений:
1) равномерное движение по окружности;
2) равномерное прямолинейное движение вдоль поля.
В результате сложения двух движений
возникает движение по винтовой линии.

22.

22

23.

23

24.

24

25.

Масс-спектрометр –
прибор для разделения
заряженных частиц
(ионизированных молекул,
атомов) по их массам.
Основан на воздействии
электрических и магнитных
полей на пуки ионов.
Траектории частиц, прошедших
через электрические и магнитные
поля, зависят от их массы.

26. Кроме магнитной силы, на заряд может действовать также и электрическая сила и результирующая электромагнитная сила, действующая

на заряд, имеет вид

27.

Домашнее задание:
Учебник часть 2:
§§ 71 читать,
§§ 72 - конспект
стр. 156-157 (1,3,5,7,9,11)

28.

Решение задач