Siła Lorentza
Fizyka — Klasa 3 LO — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.
∑Wzory 1
Co liczy: siłę na ładunek poruszający się w polu magnetycznym.
📘Teoria 1
Wzór
$F=q v B\sin\alpha$ — siła na ładunek poruszający się w polu magnetycznym.
Tor
Prostopadle do pola ładunek zakreśla okrąg.
Zastosowanie
Akceleratory, spektrometry masowe.
🧩Quizy 1
✍Zadania 18
Siła Lorentza:
Ładunek $q=2\,\mathrm{C}$ porusza się prostopadle do pola $B=4\,\mathrm{T}$ z prędkością $v=3\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$. Oblicz siłę.
Oblicz siłę działającą na elektron poruszający się prostopadle do pola magnetycznego o indukcji $0{,}2$ T z prędkością $10^6\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ ($e=1{,}6\cdot10^{-19}$ C).
Ładunek wpadający prostopadle do jednorodnego pola magnetycznego porusza się po:
Przewodnik o długości $0{,}5$ m, przez który płynie prąd $4$ A, umieszczono prostopadle do pola o indukcji $0{,}3$ T. Oblicz siłę elektrodynamiczną.
Elektron ($q=1{,}6\cdot10^{-19}\,\mathrm{C}$) porusza się prostopadle do pola $B=0{,}1\,\mathrm{T}$ z $v=10^6\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$. Oblicz siłę.
W odległości $r_1$ od prostoliniowego przewodnika indukcja pola wynosi $B_1$. W odległości $r_2=4r_1$ indukcja wynosi:
Ładunek porusza się równolegle do linii pola magnetycznego. Oblicz siłę Lorentza.
Naładowana cząstka porusza się po okręgu w jednorodnym polu magnetycznym. Oceń prawdziwość stwierdzeń.
- Siła Lorentza wykonuje pracę nad cząstką.
- Wartość prędkości cząstki jest stała.
- Okres obiegu cząstki nie zależy od wartości jej prędkości.
Oceń prawdziwość każdego stwierdzenia (P — prawda, F — fałsz) i wybierz odpowiedni układ.
Proton o prędkości $2\cdot10^6\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ wpada prostopadle do pola magnetycznego o indukcji $0{,}5$ T ($m_p=1{,}67\cdot10^{-27}$ kg, $e=1{,}6\cdot10^{-19}$ C). Oblicz promień toru.
Wykaż, że wartość prędkości cząstki naładowanej poruszającej się w jednorodnym polu magnetycznym jest stała, powołując się na własności siły Lorentza.
Elektron przyśpieszony napięciem $1000$ V wpada prostopadle do pola magnetycznego o indukcji $2$ mT ($m_e=9{,}11\cdot10^{-31}$ kg, $e=1{,}6\cdot10^{-19}$ C). Oblicz promień jego toru.
Proton porusza się po dwóch kolejnych półokręgach o promieniach $r_1=10$ cm i $r_2=20$ cm, z tą samą prędkością. Oblicz stosunek indukcji pól magnetycznych $\dfrac{B_1}{B_2}$ na tych półokręgach.
Przez dwa równoległe przewodniki odległe o $10$ cm płyną prądy $5$ A i $8$ A w tę samą stronę ($\mu_0=4\pi\cdot10^{-7}$). Oblicz siłę działającą na $1$ m długości jednego z przewodników i podaj, czy jest to przyciąganie, czy odpychanie.
Wykaż, że okres obiegu naładowanej cząstki w jednorodnym polu magnetycznym nie zależy od jej prędkości, i wyjaśnij, dlaczego ta własność umożliwia działanie cyklotronu.
Spektrometr mas: dodatnie jony przyspieszone napięciem $U$ wpadają w pole magnetyczne $\vec B$ prostopadłe do $\vec v$ i zakreślają półokręgi, trafiając do detektora w odległości $d=2r$.
a) Narysuj w punkcie A wektor siły Lorentza na jon dodatni. b) Zaznacz zwrot $\vec B$ (symbol $\odot$, $\otimes$, $\rightarrow$ lub $\leftarrow$).
Znane są $B$, napięcie przyspieszające $U$ oraz mierzona odległość $d$. Wyprowadź wzór na masę jednokrotnie zjonizowanego jonu w zależności od $U,B,d$ i ładunku elementarnego $e$.
W pobliżu magnesu podkowiastego porusza się cząstka o dodatnim ładunku. Gdy jest w punkcie A, jej prędkość jest prostopadła do płaszczyzny rysunku.
a) Narysuj na rysunku 1 wektory indukcji $\vec B$ w punktach X, Y, A. b) Zaznacz na rysunku 2 kierunek i zwrot siły działającej na cząstkę w punkcie A.