Сила Лоренца - Магнитное поле - Основы электродинамики

Цели: установить силы, влияющие на подвижное заряженное тело в электромагнитном поле.

Оборудование: старый телевизор, генератор полос, электромагнит.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

1. Фронтальный опрос.

- Что такое электромагнитное поле?

- Какие величины определяют состояние электромагнитного поля?

- Какая сила называется электрической?

- Какая сила называется магнитной?

- Что такое пробный заряд?

- Как определяется электрическая напряженность?

- Что называется магнитной индукцией?

- Как описывается взаимодействие заряженных частиц на языке теории поля?

2. Решение экспериментальной задачи.

- Как, имея в распоряжении заряженный электрометр с полым шаром и пробный шарик на изолирующей ручке, получить на другом электрометре с полым шаром заряд, превышающий заряд по модулю первого электрометра? (Предполагаемое решение: Пробный шарик подносят к кондуктору заряженного электрометра на расстояние, равное 2 см, и касаются шарика рукой. При этом он приобретает электрический заряд, противоположный по знаку заряда электрометра. При повторных операциях на нем накапливается заряд.)

III. Изучение нового материала

Проанализировав свойства электромагнитного поля и установив связь силовых характеристик этого поля друг с другом, а также с зарядами и токами, Максвелл написал систему уравнений, составивших основу для теории.

В 1892 г. Лоренц получил формулу силы, с которой электромагнитное поле действует на любое находящееся в нем заряженное тело.

- электромагнитная сила Лоренца.

Здесь включены два слагаемых:

первое - электрическая сила

второе - магнитная сила (или просто сила Лоренца)

Направлена магнитная сила Лоренца всегда перпендикулярно векторам и в ту сторону, куда перемещался бы буравчик в случае поворота его рукоятки от до . Или определяется правилом левой руки.

Так как магнитная сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости движения, то она работу не совершает (А = 0).

Частица, влетая в однородное постоянное магнитное поле:

1. Если то α = 0°, sin α = 0, F_m = 0. Сила Лоренца не действует, частица продолжает свое движение.

2. α = 90°, и ее период частица движется по окружности.

3. Частица влетает в магнитное поле под острым или тупым углом к вектору .

Учащиеся открывают учебник на с. 169 и разбираются самостоятельно (работа с учебником).

Демонстрация силы Лоренца

При движении электромагнита в зоне экрана наблюдается искривление полос.

IV. Закрепление материала

- Какую силу называют силой Лоренца?

- Напишите формулу для определения силы, с которой магнитное поле действует на движение в теле заряда.

- Как движется заряженная частица в однородном магнитном поле в случае, когда направление скорости перпендикулярно магнитной индукции?

- Почему сила Лоренца не меняет модуля скорости заряженной частицы?

- По какой формуле определяется период обращения заряженной частицы по окружности в однородном магнитном поле?

V. Решение задач

1. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 2 Тл, движется электрон со скоростью 10⁵ м/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Вычислите силу, действующую на электрон. (Ответ: F_л = 3,2 · 10^-14 Н).

2. Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией 5 · 10^-3 Тл. Радиус окружности, по которой он движется, равен 1 см. Определите модуль скорости движения электрона, если она направлена перпендикулярно к линиям индукции. (Ответ: v = 9 · 10² м/с).

VI. Подведение итогов урока

Домашнее задание

П. 6.

Р - 839; Р - 840.