Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

УСІ УРОКИ ФІЗИКИ 11 клас
АКАДЕМІЧНИЙ РІВЕНЬ

1-й семестр

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

3. Електромагнітне поле

УРОК 3/30

Тема. Сила Лоренца

 

Мета уроку: розглянути дія магнітного поля на рухомі заряджені частинки.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

Контроль знань

4 хв.

1. Модуль і напрямок сили Ампера.

2. Рамка зі струмом у магнітному полі.

3. Як працює двигун постійного струму.

Демонстрації

2 хв.

Дія магнітного поля на рухомі заряди.

Вивчення нового матеріалу

27 хв.

1. Модуль і напрямок сили Лоренца.

2. Як рухаються заряджені частинки під дією сили Лоренца.

Закріплення вивченого матеріалу

12 хв.

1. Якісні питання.

2. Навчаємося розв’язувати задачі.

 

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Модуль і напрямок сили Лоренца

З експериментів відомо, що в разі відсутності електричного поля на заряджену частинку може діяти певна сила, якщо частинка рухається.

Силу, з якою магнітне поле діє на заряджені рухомі частинки, називають силою Лоренца Л.

Якщо пропустити через певну точку магнітного поля різні заряджені частинки в різних напрямках і з різними швидкостями, то можна виявити таке:

• на частинку, що рухається уздовж лінії магнітного поля, сила Лоренца не діє;

• модуль сили Лоренца буде максимальним, якщо частинка рухається перпендикулярно до лінії магнітного поля.

• максимальний модуль сили Лоренца прямо пропорційний модулям заряду частинки й швидкості її руху:

Таким чином, модуль сили Лоренцо дорівнює:

де B — магнітна індукція поля, у якому рухається частинка; q0 — заряд частинки;  — швидкість руху частинки;  — кут між лінією руху частинки й лінією магнітного поля.

Напрямок сили Лоренца, що діє на позитивно заряджену частинку, визначають за допомогою правила лівої руки:

Ø  якщо розкриту долоню лівої руки розташувати так, щоб вектор магнітної індукції входив у долоню, а чотири витягнутих пальці вказували напрямок швидкості позитивно зарядженої частинки, то відігнутий у площині долоні великий палець покаже напрямок сили, що діє на частинку.

На рухому негативно заряджену частинку (наприклад, електрон) сила Лоренца діє в протилежному напрямку.

2. Як рухаються заряджені частинки під дією сили Лоренца?

Розглянемо можливі випадки руху зарядженої частинки в однорідному магнітному полі.

1). Швидкість частинки напрямлена уздовж ліній магнітної індукції поля.

У цьому випадку кут  між напрямком вектора швидкості  й вектора магнітної індукції  дорівнює нулю (або 180°). Оскільки sin = 0, те FЛ = 0. Отже, магнітне поле не діє на частинку й вона рухається рівномірно прямолінійно.

2). Швидкість частинки спрямована перпендикулярно до ліній магнітної індукції поля.

У цьому випадку кут  між напрямком вектора швидкості  й вектора магнітної індукції  поля дорівнює 90°, тому FЛ = B|q0|, оскільки sin = 1. Відповідно до правила лівої руки в будь-якій точці траєкторії руху частинки, сила Лоренцо перпендикулярна до напрямку швидкості її руху. Отже, частинка буде рухатися рівномірно по колу.

Відповідно до другого закону Ньютона, FЛ = mацс. Тоді:

image229

Звідси можна знайти радіус R траєкторії руху частинки й період її обертання:

image231

Період обертання частинки не залежить від швидкості її руху й радіуса траєкторії.

3. Швидкість частинки напрямлена під деяким кутом  до ліній магнітної індукції поля.

У цьому випадку швидкість  частинки можна розкласти на дві складові: 1 напрямлена уздовж магнітних ліній поля, і її поле не змінює; ±, перпендикулярна до ліній поля, і сила Лоренцо змінює її напрямок, спричиняючи рух частинки по колу.

 

 

Таким чином, траєкторія руху частинки — спіраль, крок h (відстань між сусідніми витками) якої визначається складовою ll: h = llT, а радіус R витка спирали — складовою ± : R = m±/Bq.

Роботу циклотронів — прискорювачів заряджених частинок — визначає той факт, що період обертання частинки в однорідному магнітному полі не залежить від швидкості й радіуса траєкторії.

 

ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Перший рівень

1. Як повинен рухатися електрон в однорідному магнітному полі, щоб на нього не діяла сила Лоренца?

2. Як рухається заряджена частинка в однорідному магнітному полі, якщо початкова швидкість частинки перпендикулярна до ліній магнітної індукції?

3. Від чого залежить напрямок сили Лоренца?

Другий рівень

1. Як зміниться модуль сили Лоренца, якщо: а) збільшити швидкість руху частинки вдвічі; б) змінити кут між напрямком руху й напрямком магнітних ліній від 90 до 30°?

2. Електрон рухається в однорідному магнітному полі. Чому дорівнює робота сили, що діє на електрон?

 

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Якісні питання

1. Чому дві однойменно заряджені нерухомі частинки завжди відштовхуються, а ті, що рухаються, можуть як відштовхуватися, так і притягатися?

2. Які із частинок електронного променя відхиляються на більший кут тим самим магнітним полем: більш швидкі чи повільні?

3. Яка різниця у відхиленні тим самим магнітним полем струмів в іонізованому газі: а) позитивних і негативних іонів; б) заряджених однократно, двократно й більше?

2). Навчаємося розв'язувати задачі

1. Яка сила діє на електрон, що рухається зі швидкістю 60 000 км/с в однорідному магнітному полі з індукцією 0,15 Тл? Електрон рухається перпендикулярно до ліній магнітної індукції поля.

2. Визначте: напрямок руху частинки (рис. 1); знак заряду частинки (рис. 2); напрямок магнітного поля, у якому рухається частинка (рис. 3).

 

 

3. На рисунках схематично зображені різні випадки взаємодії зарядженої рухомої частинки і магнітного поля. Сформулюйте завдання в кожному випадку й розв’яжіть її.

 

image233

 

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

  Силу, з якою магнітне поле діє на заряджені рухомі частинки, називають силою Лоренца Л.

•  Правило лівої руки: якщо розкриту долоню лівої руки розташувати так, щоб вектор магнітної індукції входив у долоню, а чотири витягнутих пальці вказували напрямок швидкості позитивно зарядженої частинки, то відігнутий у площині долоні великий палець покаже напрямок сили, що діє на частинку.

•  Якщо початкова швидкість руху частинки напрямлена паралельно до ліній магнітної індукції поля, то частинка буде рухатися рівномірно прямолінійно; якщо перпендикулярно до цих ліній — рівномірно по колу радіусом  якщо під кутом — то рівномірно по спіралі.

 

Домашнє завдання

1. Підр-1: § 20; підр-2: § 10 (п. 2).

2. Зб.:

Рів1 № 7.2; 7.3; 7.16; 7.17.

Рів2 № 7.18; 7.20; 7.21; 7.28.

Рів3 № 7.54, 7.55; 7.56;7.57.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.