Най-важното от урока
Магнитно поле: Създава се от магнити и движещи се заряди. Описва се с величината магнитна индукция \(B\) (в тесла, Т).
Магнитна сила: Действа само на движещи се заряди. Формулата за максималната сила е \(F_{max} = |q|vB\).
Условия за сила: Силата е нула, ако \(v \parallel B\), и максимална, ако \(v \perp B\).
Правило на дясната ръка: Определя посоката на силата \(F\) (пръсти по \(B\), палец по \(v\), \(F\) излиза от дланта). За отрицателни заряди посоката е обратната.
Магнитна сила: Действа само на движещи се заряди. Формулата за максималната сила е \(F_{max} = |q|vB\).
Условия за сила: Силата е нула, ако \(v \parallel B\), и максимална, ако \(v \perp B\).
Правило на дясната ръка: Определя посоката на силата \(F\) (пръсти по \(B\), палец по \(v\), \(F\) излиза от дланта). За отрицателни заряди посоката е обратната.
Всеки магнит създава около себе си магнитно поле, чрез което си взаимодейства с други магнити или движещи се електрични заряди.
Физичната величина, която описва силата и посоката на магнитното поле във всяка точка, се нарича магнитна индукция.
Означава се с \(B\).
Мерната единица за магнитна индукция е тесла (Т).
Когато поставим малка магнитна стрелка (компас) в магнитно поле, нейният северен полюс се ориентира по посока на магнитната индукция \(B\) в тази точка.
Какво показва посоката на магнитната индукция \(B\) в дадена точка от пространството?
Отговор: Посоката, в която би се ориентирал северният полюс на магнитна стрелка, поставена в тази точка.
Магнитното поле се онагледява с магнитни индукционни линии. Това са мислени линии, чиято допирателна във всяка точка съвпада с посоката на вектора на магнитната индукция \(B\).
- Индукционните линии са затворени криви. Извън магнита те са насочени от северния (N) към южния (S) полюс.
- Гъстотата на линиите показва силата на полето: където линиите са по-гъсти, полето е по-силно.
Картината на индукционните линии около постоянен магнит може да се наблюдава с железни стърготини, които се подреждат по тях.
Поле, в което векторът на магнитната индукция \(B\) е еднакъв по големина и посока във всички точки, се нарича еднородно магнитно поле. Индукционните му линии са успоредни прави на равни разстояния.
Разгледайте картината на индукционните линии около прав магнит. Къде магнитното поле е най-силно?
Отговор: Полето е най-силно в близост до полюсите, защото там индукционните линии са най-гъсти (най-близо една до друга).
Магнитно поле действа със сила само на движещи се електрични заряди. Тази сила се нарича магнитна сила (или сила на Лоренц).
Силата е винаги перпендикулярна както на скоростта \(v\) на заряда, така и на магнитната индукция \(B\).
- Силата е максимална (\(F_{max}\)), когато зарядът се движи перпендикулярно на магнитната индукция (\(v \perp B\)).
- Силата е нула (\(F = 0\)), когато зарядът се движи успоредно на магнитната индукция (\(v \parallel B\)).
\[ F_{max} = |q|vB \]
\(F_{max}\) е максималната магнитна сила, \(|q|\) е големината на заряда, \(v\) е скоростта на заряда, \(B\) е магнитната индукция.
Протон (\(q = 1.6 \cdot 10^{-19}\) C) се движи със скорост \(v = 2 \cdot 10^5\) m/s перпендикулярно на магнитно поле с индукция \(B = 0.5\) T. Намерете големината на магнитната сила, която му действа.
Използваме формулата \(F = qvB\):
\( F = (1.6 \cdot 10^{-19} \text{ C}) \cdot (2 \cdot 10^5 \text{ m/s}) \cdot (0.5 \text{ T}) \)
\( F = 1.6 \cdot 10^{-14} \text{ N} \)
Отговор: \(1.6 \cdot 10^{-14}\) N.
\( F = (1.6 \cdot 10^{-19} \text{ C}) \cdot (2 \cdot 10^5 \text{ m/s}) \cdot (0.5 \text{ T}) \)
\( F = 1.6 \cdot 10^{-14} \text{ N} \)
Отговор: \(1.6 \cdot 10^{-14}\) N.
Посоката на магнитната сила, действаща на положителен заряд, се определя с правилото на дясната ръка.
Поставете дясната ръка така, че изпънатите пръсти да сочат посоката на магнитната индукция \(B\).
Палецът трябва да сочи посоката на скоростта \(v\) на заряда.
Посоката на магнитната сила \(F\) е перпендикулярна на дланта и "излиза" от нея.
Ако зарядът е отрицателен (например електрон), посоката на силата \(F\) е противоположна на определената по правилото.
Електрон се движи наляво в магнитно поле, насочено надолу. Каква е посоката на магнитната сила?
1. Прилагаме правилото на дясната ръка: пръстите сочат надолу (\(B\)), палецът сочи наляво (\(v\)). Силата излиза от дланта, т.е. навън от екрана.
2. Тъй като електронът има отрицателен заряд, реалната посока на силата е противоположна.
Отговор: Силата е насочена навътре към екрана.
2. Тъй като електронът има отрицателен заряд, реалната посока на силата е противоположна.
Отговор: Силата е насочена навътре към екрана.
Задачи за упражнение
Лесна: Каква е единицата за магнитна индукция и как се означава?
Отговор: Единицата е тесла, означава се с "Т".
Средна: Електрон навлиза в еднородно магнитно поле, движейки се успоредно на индукционните линии. Каква магнитна сила ще му действа? Обосновете се.
Отговор: Магнитната сила ще бъде равна на нула (\(F=0\)). Магнитна сила действа само ако има компонента на скоростта, която е перпендикулярна на магнитната индукция. Когато движението е успоредно на полето, такава компонента липсва.
Трудна: Положителен йон се движи хоризонтално от юг на север. Той навлиза в област с еднородно магнитно поле, насочено вертикално надолу. Каква ще бъде посоката на отклонение на йона?
Прилагаме правилото на дясната ръка:
1. Скорост \(v\): Палецът сочи на север.
2. Магнитна индукция \(B\): Пръстите сочат надолу.
3. Сила \(F\): Силата излиза от дланта, което съответства на посока запад.
Тъй като йонът е положителен, това е и посоката на отклонението му.
Отговор: Йонът ще се отклони на запад.
1. Скорост \(v\): Палецът сочи на север.
2. Магнитна индукция \(B\): Пръстите сочат надолу.
3. Сила \(F\): Силата излиза от дланта, което съответства на посока запад.
Тъй като йонът е положителен, това е и посоката на отклонението му.
Отговор: Йонът ще се отклони на запад.
