Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции

 

1. Найдите индукцию магнитного поля в точке, отстоящей на расстояние 2 см. от бесконечно длинною прямого провода, по которому течет ток 2 А.

2. По длинному проводу, согнутому под прямым углом, течет ток 5 А. Найдите индукцию магнитного поля тока в точке, лежащей на биссектрисе прямого угла на расстоянии 5 см от его вершины.

3. Бесконечно длинный прямой провод согнут под прямым углом. По проводнику течет ток I. Найдите индукцию магнитного поля вточке А, удаленной от вершины угла на расстояние d             "

 

4. Длинный проводник с током 5 А изогнут под прямым углом. Найдите индукцию магнитного поля в точке, которая находится на перпендикуляре к плоскости, в которой лежит проводкик, на расстоянии 35 см от точки изгиба.

5. По двум параллельным проводникам, находящимся на расстоянии d друг от друга, текут одинаково направленные токи I 1  и I 2  -На каком расстоянии от проводника с током I 2  индукция магнитного поля токов будет равна кулю?

6. По двум бесконечно длинным прямым параллельным проводам текут токи силой I 1  и I 2  в противоположных направлениях. Расстояние между проводами равно d. Найдите индукцию магнитного поля в точке, удаленной от обоих проводов на одинаковое расстояние, равное d.

7. По трем длинным прямым проводам, расположенным в одной плоскости параллельно друг другу на расстоянии 3 см, текут токи I 1  = I 2  и I 3 = - (I 1  +• I 2). Найдите положение прямой, в точках которой индукция магнитного поля токов равна нулю.

8. Из двух кусков проволоки одинаковой длины сделаны круговой виток и квадрат. Найдите, во сколько раз будут отличаться магнитные моменты этих контуров, если по ним будут протекать одинаковые токи.

9. По тонкому кольцу радиуса 5 см течет ток 10 А. Найдите индукцию магнитного поля в центре кольца.

10.Индукция магнитного поля, создаваемого круговым витком с током в центре витка, равна В,. Найдите магнитный момент витка, если его радиус R..

11.Найдите магнитный момент тонкого кругового витка с током, если индукция магнитного поля в его центре 6 мкТл. Радиус витка 10 см.

12. Два круговых витка расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях так, что центры этих витков совпадают. Радиус каждого витка 2 см, токи в витках одинаковые и равны 2 А. Найдите индукцию магнитного поля в центре витков.

13.Бесконечно длинный провод образует круговую петлю, касательную к проводу. По проводу течет ток 0,5 А. Найдите радиус петли, если индукция магнитного поля в центре петли равна 1 мкТл.

14. Часть бесконечно длинного прямого провода согнута в виде полуокружности радиуса R. Найдите величину и направление индукции магнитного поля в центре кривизны, если по проводу течет ток I.

15.Найдите индукцию магнитного поля в точке 0, если проводник с током I имеет вид, показанный на рисунке. Радиус изогнутой части проводника равен R, прямолинейные участки проводника предполагаются очень длинными.

1б.По бесконечно длинному прямому проводу, изогнутому так, как показано на рисунке, течет ток I. Найдите индукцию магнитного поля а точке 0, если радиус закругления равен R.

17.Коаксиальный кабель представляет собой металлическую тонкостенную трубку радиуса 10 мм, вдоль оси которой расположен тонкий провод. Силы токов в трубке и проводе равны 0,5 А и направлены противоположно. Найдите индукцию магнитного поля в точках, расположенных на расстояниях 5 мм и 15 мм от оси

кабеля.

18.По длинному соленоиду, имеющему 20 витков на 1 см длины, течет ток 2 А. Найдите индукцию магнитного поля внутри соленоида.

19.Ток I течет по длинной полой металлической трубе. Найдите индукцию магнитного поля В внутри и вне трубы к постройте график В(г), где г - радиальная координата.

20.По однородному прямолинейному бесконечно длинному сплошному цилиндрическому проводнику радиуса R течет ток I. Найдите индукцию магнитной: поля В внутри и вне проводника в зависимости от расстояния г от его оси и постройте график В(г).

21.По бесконечно длинному цилиндрическому проводу радиуса R течет ток, равномерно распределенный по сечению с плотностью j. Найдите индукцию магнитного поля В как функцию расстояния г от оси провода и постройте график В(г).

22.По трубе, внутренний и внешний радиусы которой равны, соответственно, R    и R 1 проходит ток I. Предполагая, что плотность тока по сечению трубы одинакова,

найдите зависимость индукции магнитного поля от расстояния г от оси трубы для точек внутри трубы, по сечению трубы и вне ее.

23.Найдите магнитный момент, создаваемый точечным зарядом 1 нКл, движущимся по окружности радиуса 10см с постоянной угловой скоростью 20 рад/с.

24.Найдите индукцию магнитного поля в центре квадрата со стороной 10 см, по которому течет ток 20 А.

25.Тонкий провод изогнут в виде правильного шестиугольника. Длина стороны шестиугольника равна а. Найдите индукцию магнитного поля в центре шестиугольника, если по проводу течет ток I.

26.По проволочной рамке, имеющей вид правильного шестиугольника, течет ток I. При этом в центре рамки образуется магнитное поле с индукцией В₀. Найдите длину l проволоки, из которой сделана рамка.

 

 

Тема 10. Магнитные силы. Поведение витка с током в магнитном поле. Работа в магнитном поле.

 

1. На двух параллельных шинах, расположенных горизонтально на расстоянии 10 см друг от друга, лежит проводник массы 100 г. Шины подключены к источнику тока, и по ним течет ток 10 А. При включении вертикального магнитного поля проводник приходит в равномерное движение. Найдите индукцию магнитного поля, если коэффициенты трения проводника о шины 0,2,

2. Н айдите силу, действующую на прямой проводник длины 10 см, по которому течет ток 0,5 А, если он помещен в магнитное поле с индукцией 0,1 Тл, линии которой перпендикулярны проводнику

3. По двум параллельным проводам длины 5 м текут противоположно направленные токи по 500 А в каждом. Найдите силу взаимодействия меаду проводами, если расстояние между ними 25 см.

4. Круглая рамка радиуса 3 см, содержащая 400 витков проволоки, находится в магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. По рамке течет ток 10 А. Найдите вращающий момент, действующий на рамку, если плоскость рамки составляет угол 60° с направлением магнитного поля.

5. Рамка с площадью поперечного сечения 250 см² содержит 50 витков проволоки и находится в магнитном поле с индукцией 0,5 Тл. По виткам течет ток 5 А. Найдите максимальный вращающий момент, действующий на рамку.

6. Рамка радиуса 5 см, содержащая 50 витков проволоки, находится в магнитном поле с индукцией 0,05 Тл. По виткам течет ток 0,5 А. Найдите угол, который составляет плоскость рамки с направлением индукции магнитного поля, если вращающий момент, действующий на рамку, равен     6,25 10^-4 Нм.

7. Рамка радиуса 5 см, содержащая 50 витков проволки, находится в магнитном поле с индукцией 0,05 Тл. По виткам течет ток 0,5 А. Найдите угол, который составляет плоскость рамки с направлением индукции магнитного поля, если на рамку действует вращающий момент 4,9.10^-3 Н.м.

8. Круглая рамка радиуса 3 см, содержащая 400 витков проволоки, находится в магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. По рамке течет ток 10 А. Найдите вращающий момент, действующий на рамку, если плоскость рамки составляет угол 60 с направлением магнитного поля.

9. Рамка с площадью поперечного сечения 250 см² содержит 50 витков проволоки и находится в магнитном поле с индукцией 0,5 Тл. По виткам течет ток 5 А. Найдите максимальный вращающий момент, действующий на рамку.

Ю.Прямой проводник длины I перемещается в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции. Найдите силу, с которой магнитное поле действует на свободный электрон в проводнике, если на концах проводника возникает разность потенциалов Δφ.

11.Электрон массы т и заряда е движется в однородном магнитном поле с индукцией B перпендикулярно линиям индукции. Найдите силу, действующую на электрон со стороны поля, если радиус кривизны траектории равен R.

12.Найдите период обращения частицы с зарядом q и массой т, движущейся в перпендикулярном магнитном поле с индукцией B.

13.Заряженная частица движется в магнитном поле по окружности радиуса 1 см со скоростью10⁶ м/с. Индукция магнитного поля 5,7.10^-4 Тл. Найдите заряд частицы, если её масса 9,1.10^-31 КГ.

14.Найдите удельный заряд q /т частицы, если она, влетая со скоростью 10 м/с в однородное магнитное поле напряженностью 200 кА/м, движется по окружности радиуса 8,3 см.

15.В однородном магнитном поле с индукцией 0,001 Тл движется электрон по окружности радиуса 5 см. Найдите скорость электрона,

16.Протон движется по окружности в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл перпендикулярно линиям индукции. Найдите силу, действующую на протон, если радиус окружности 1 см. Заряд протона 1,6.10^-19 Кл, его масса 1,67.10^-27кг.

17.Найдите, во сколько раз изменится период обращения заряженной частицы, движущейся перпендикулярно линиям индукции магнитного поля, если величину индукции уменьшить в 4 раза.

18.Покажите, что период обращения заряженной нерелятивистской частицы,

движущейся по окружности в однородном магнитном поле, не зависит от скорости частицы.

19.Протон и электрон, ускоренные одинаковой разностью потенциалов, влетают в однородное магнитное поле и движутся по окружностям. Найдите, во сколько раз радиус окружности протона больше радиуса окружности электрона. m_p = 1836 т_е.

20. Два иона, имеющие одинаковый заряд и прошедшие одинаковую ускоряющую разность потенциалов, влетают в однородное магнитное поле. Первый ион движется по дуге окружности радиуса 5 см, второй - по дуге окружности радиуса 2,5 см. Найдите отношение масс ионов.

21.Протон массы т и заряда q, прошедший ускоряющую разность потенциалов Δφ, влетел в однородное магнитное поле с индукцией В и начал двигаться по окружности. Найдите ее радиус.

22.Электрон, ускоренный разностью потенциалов 300 В, движется параллельно прямолинейному бесконечно длинному проводнику на расстоянии 4 мм от него. Найдите силу, которая будет действовать на электрон, если по проводнику течет ток 5 А.е= 1,6 10^-19Кл,m = 9,1 10^-31 кг.

23.Электрон, прошедший в ускоряющем электрическом поле разность потенциалов Δφ, движется в однородном магнитном поле с индукцией В, перпендикулярной его скорости. Найдите момент импульса электрона.

24.3аряженная частица с энергией W₀ движется в одщэодном магнитном поле по окружности радиуса R. Найдите силу, действующую на частицу со стороны магнитного поля.

25.Два параллельных длинных провода с одинаково нанраачешшми токами /удаляют друг от друга так, что расстояние между ними становится в два раза больше первоначального. Найдите совершаемую при этом работу в расчете на единицу длины провода.

26.В однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл движется равномерно проводник длины 10 см со скоростью 20 м/с, направленной перпендикулярно линиям поля. По проводнику течет ток 2 А. Найдите работу сил поля по перемещению проводника за 10 с движения.

27.В однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл находится прямой провод длины 8 см, расположенный перпендикулярно линиям индукции. По проводу течет ток 2 А. Под действием сил поля провод переместился на расстояние 5 см. Найдите работу сил поля.

28.Плоский квадратный контур со стороной 10 см, по которому течет ток 10 А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Какую работу нужно совершить, чтобы повернуть контур на угол 90° относительно оси, проходящей через середины его противоположных сторон?

29.Виток радиуса 10 см с током 20 А помещен в магнитное поле с индукцией 1 Тл так, что нормаль к витку составляет угол 30° с линиями поля. Найдите работу, которую надо совершить, чтобы удалить виток из поля.

30. Рамка площадью S с током / расположена в однородном магнитном поле с

индукцией В так, что магнитный момент рамки параллелен линиям поля. Найдите работу, которую надо совершить, чтобы повернуть рамку на 180˚.

31.Круговой контур радиуса 2 см с током 2 А помещен в однородное магнитное поле напряженностью 150 кА/м так, что плоскость контура перпендикулярна направлению магнитного поля. Найдите работу, которую надо совершить, чтобы повернуть контур на угол 90° вокруг оси, совпадающей с диаметром контура.

32.Виток радиуса 20 см с током 5 А свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл. Какую работу надо совершить, чтобы повернуть виток так, чтобы угол между нормалью к плоскости витка и линиями индукции составил 30°?

33.Электрон со скоростью 10 Мм/с влетает в магнитное поле длинного соленоида под углом 60° к его оси. Число витков соленоида равно 1000, его длина 20 см. Найдите силу действующую на электрон внутри соленоида. Сила тока в соленоиде 5 А.

34.Квадратная проволочная рамка расположена в одной плоскости с прямым проводом (см. рис.). По рамке и проводу текут одинаковые токи I = 1 А. Найдите модуль и направление силы, действующей на рамку. Расстояния указаны на рисунке.

35. Найдите силу взаимодействия между длинным прямым проводом с током 15 А, и проводом АВ длины 10 см с током 20 А. Провода расположены в одной плоскости, причем концы А и В провода АВ отстоят от длинного провода на расстояниях, равных 5 см и 10 см, соответственно ln=0,69.

36. В однородном магнитном поле с индукцией 00,1 Тл находится провод длины 8 см, согнутый в полуокружность и расположенный перпендикулярно линия индукции. По проводу протекает ток 2 А. Найдите силу, действующую на провод.

37. В однородном магнитном поле с индукцией 00,2 Тл в плоскости, перпендикулярной линиям индукции, расположено полукольцо из проволоки длиной 3 см, по которой течет ток 0,1 А. Найдите результирующую силу, действующую на полукольцо. Во сколько раз изменится сила, если полукольцо распрямить?

38. Электрон, имеющий скорость v, влетает в однородное магнитное поле с индукцией В под углом α к направлению линий индукции. Найдите шаг винтовой линии, по которой будет двигаться электрон.

39.3аряженная частица влетела перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля, созданного в некотором веществе. В результате взаимодействия с веществом частица потеряла половину своей первоначальной энергии. Найдите, во сколько раз будут отличаться радиусы кривизны начала и конца траектории частицы.

40.Квадратная рамка со стороной 8 см и током 1 А расположена вблизи прямого проводника с током 5 А (см. рис.). Какую работу нужно совершить, чтобы повернуть рамку на 180° вокруг оси OO? In 2 = 0,69.