N – вектор нормали к плоскости контура,

Направление которого определяется по

Правилу буравчика вращением ручки

Буравчика по направлению тока.

Например:

Размерность магнитного момента: [Р] = 1 А·м²

Простая расчётная задача: Лабораторный круговой контур диаметром 4 см имеет 100 витков. Каким будет магнитный момент контура при силе тока 100 мА?

МЕХАНИЧЕСКИЙ МОМЕНТ, ДЕЙСТВУЮЩИЙ НА КОНТУР С ТОКОМ, ПОМЕЩЁННЫЙ ВО ВНЕШНЕЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.

(Демонстрация: виток с током в поле постоянного магнита)

На контур с магнитным моментом Р, помещённый во внешнее магнитное поле с индукцией В, действует механический вращающий момент М: _ _ _

М = [Р·B]

_ _ _ _ _

Численное значение механического момента: |М|=|Р|·|В|·Sin(РˆВ)

NB! Если угол между Р и В составляет 90°, то Sin(РˆВ)=1, и магнитный момент принимает максимально возможное значение, равное Мmax = Р·B. Именно из этого соотношения в большинстве учебников для средней школы выводится определение индукции магнитного поля:

Мmax

В = --------------

Ι·S

NB! Отмечаем ещё раз особенность магнитных взаимодействий.

Они определяются, наряду с другими характеристиками,

Ещё и ориентацией взаимодействующих элементов.

Этого в ранее изученных центральных гравитационном и

Электростатическом взаимодействиях мы не наблюдали.

В качестве домашнего задания предлагаются задачи №№ 13.134, 13.135, 13.136, 13.137, 13.142, 13.143 из сборника «3800 задач по физике для школьников и поступающих в ВУЗы», Москва, издательский дом «Дрофа», 2000.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ ЗАРЯДА И ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ. СИЛА ЛОРЕНЦА.

_ _ _

Det: Fл = q·[ υ ·B]

Очевидный интерес представляют как частный случай влёта частицы перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля, так и общий случай влёта частицы под произвольным углом. Начнём с рассмотрения более лёгкого случая. Пусть угол между векторами υ и B равен 90°. Тогда движение частицы происходит в одной плоскости, поскольку в любой момент времени векторы υ и F представляют собой компланарную систему векторов, лежащих в плоскости, перпендикулярной силовым линиям магнитного поля.

Ускорение ā,

с одной стороны (по ΙΙ закону Ньютона)

 

_ _ _

Fл q·[ υ ·B] _

ā = ---------- = ------------, и мы видим, что вектор ā ┴ υ,

M m

что означает, что ускорение ā является центростремительным.

С другой стороны, из курса механики нам известно, что

(υ ┴)²

ā = ----------, и легко, приравняв правые части

R обоих уравнений, получить

υ ²·Sin²α q· υ ·B·Sinα

------------ = ---------------- , откуда получим

R m

m· υ ·Sinα

R = --------------------- - радиус окружности – траектории

q·B заряженной частицы в случае её

Перпендикулярного влёта по

Отношению к силовым линиям поля.

Рассчитываем период обращения частицы:

2π·R 2π· m· υ ·Sinα 2π·m

Т = -------------- = ------------------- = -------------

υ ┴ q·B·υ·Sinα q·B

Неплохо обсудить с учащимися вопрос: почему период обращения частицы не зависит от её скорости?

Частота обращения также представляет определённый интерес:

В этом же учебном году предстоит знакомство с радиолокацией, поэтому понятие о СВЧ-технике (например, магнетроне), реализующей успешную работу РЛС, для заинтересованных учащихся кажется нелишним.

Т.к. ν = -------, то получаем T

q·B

ν = --------------

2π·m

Чтобы учащиеся имели представление о техническом применении силы Лоренца, следует, наряду с типовым примером телевизионной кинескопической системы с магнитным управлением, рассмотреть, например, задачу о «магнитной стенке»:

Какова должна быть минимальная протяжённость области однородного магнитного поля, чтобы частица массой m, влетевшая со скоростью υ перпендикулярно к границе области и перпендикулярно к силовым линиям поля с индукцией В, не пролетела через неё?

После обсуждения задачи и её решения представляется целесообразным предложить для домашнего самостоятельного решения эту же задачу, изменив условия для угла влёта частицы:

оставив условие перпендикулярности векторов υ и В, угол влёта относительно границы области взять произвольным; неплохо пояснить порядок решения этой задачи, рекомендовав начать с рисунка, на котором обязательно зарисовать траекторию частицы.