Часть 2. «Электромагнетизм»

1. Электрон в водородоподобном ионе   движется по круговой орбите, радиус которой определяется соотношением  =   n ², где r ₁ = 0,53  10¹⁰ м – радиус первой боровской орбиты электрона, Z – порядковый номер атома в периодической системе элементов Д.И. Менделеева, n – номер орбиты электрона в атоме (главное квантовое число). Считая заряд и массу электрона известными (m_e = 9,11  10^-31 кг, е = 1,6 10 ¹⁹ Кл), определить:

1). силу I эквивалентного кругового тока при движении электрона вокруг ядра атома;

2). магнитный момент P_m эквивалентного кругового тока; орбитальный механический момент L_e электрона; гиромагнитное отношение g орбитальных моментов (отношение числового значения орбитального магнитного момента P_m электрона к числовому значению его орбитального механического момента L_e);

3). магнитную индукцию В ₁ поля, создаваемого электроном в центре круговой орбиты;

4). изменение Δ  угловой скорости электрона при помещении атома в однородное магнитное поле с индукцией В ₂, перпендикулярной плоскости орбиты (рис. 24), учитывая, что Δ     , где  – угловая скорость обращения электрона по круговой орбите вокруг ядра в отсутствии поля В ₂;

5). изменение магнитного момента электрона Δ P_m, обусловленное изменением его угловой скорости Δ ; направление вектора Δ _m в обоих случаях.

Числовые значения параметров задачи

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
n	3	3	2	1	2	3	2	3	2	1	2	3	1
В 2, Тл	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1
№ варианта	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26
n	1	2	3	1	2	3	3	2	3	1	2	3	2
В 2, Тл	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5

2. По квадратной проволочной рамке со стороной а и сопротивлением R течёт электрический ток силой I.

1.1. Определить:

1). напряжённость Н ₁и индукцию В ₁ магнитного поля в центре рамки;

2). магнитный момент P_m рамки с током;

Рассматриваемая рамка помещена в однородное магнитное поле с индукцией В ₂. Нормаль к плоскости рамки составляет с направлением магнитного поля угол .

Определить:

3). магнитный поток Ф_m, пронизывающий рамку;

4). вращающий момент М, действующий на рамку; работу А, которую необходимо затратить для поворота рамки относительно оси, проходящей через середину её противоположных сторон, на угол ;

5). заряд Q, который пройдет по рамке при изменении угла между нормалью к рамке и линиями магнитной индукции от 0 до , в случае, если по ней не течёт ток I.