Pole magnetyczne

Pole magnetyczne
Ćwiczenia - zadanie domowe
1. Ładunek 2 μC porusza się po okręgu w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji 50 mT. Oblicz okres obiegu
ładunku, jeżeli jego masa wynosi 10 -11 kg. [1,5 pkt]
2. O ile procent zmieni się wartość siły elektrodynamicznej działającej na przewodnik, jeżeli natężenie prądu w nim
płynącego wzrośnie o 25%, a indukcja pola zmniejszy się o 40%? [1,5 pkt]
3. Wewnątrz solenoidu powietrznego, o długości 200 cm i liczbie zwojów 1000, indukcja pola magnetycznego
wynosi 20 mT. Oblicz natężenie prądu płynącego przez solenoid. [1,5 pkt]
4. Proton (mp=1,67·10-27 kg, qp = 1,6·10-19 C) porusza się po torze kołowym o promieniu 10 cm prostopadle do linii
jednorodnego pola magnetycznego o indukcji 0,1 mT. Oblicz:




prędkość protonu, [1,5 pkt]
okres obiegu protonu, [1,5 pkt]
energię kinetyczną protonu, [1,5 pkt]
różnicę potencjałów pola elektrycznego, które nadało mu taką energię. [1,5 pkt]
5. Przez cienkie, równolegle przewodniki z prądem płyną prądy (w przeciwne strony) o wartościach I1 = 4·I2.
Wyprowadź wzór na natężenie wypadkowe pola magnetycznego w punkcie A lezącym między przewodnikami
odległymi od siebie o d. Punkt A znajduje się w odległości 0,25·d od przewodnika przez, który płynie prąd o
natężeniu I2. [2,5 pkt]
6. Na szynach tworzących równię pochyłą o kącie nachylenia α może zsuwać się bez tarcia pręt o masie m, przez
który przepływa prąd o natężeniu I. Wyprowadź wzór na wartość indukcji pola magnetycznego, w którym należy
umieścić układ, aby pręt pozostawał w spoczynku. Odległość między szynami wynosi d. Rozwiąż zada nie dla
następujących przypadków:


linie pola magnetycznego są prostopadłe do powierzchni równi, [3,5 pkt]
linie pola magnetycznego tworzą kąt ostry β z powierzchnią równi pochyłej. [4 pkt]
7. Prostoliniowy przewodnik o długości l = 50 cm i ciężarze Q = 0,1 N zawieszono poziomo na dwóch niciach.
Przewodnik ten, przez który płynie prąd o natężeniu I=2 A, umieszczono w jednorodnym polu magnetycznym,
którego linie mają kierunek poziomy i są prostopadłe do przewodnika. Oblicz siłę naciągu każdej z nici, jeżeli
natężenie pola magnetycznego wynosi H = 4 kA/m. Rozpatrz możliwe przypadki. [4 pkt]
8. Przewodnik o długości 50 cm jest przesuwany ruchem jednostajnym, prostopadle do linii jednorodnego pola
magnetycznego o natężeniu 100 A/m. Oblicz prędkość ruchu przewodnika, jeżeli między jego końcami powstała
różnica potencjałów o wartości 0,2 mV. [4 pkt]
Ćwiczenia - Pole magnetyczne
Strona 1
9. Narysuj umowny zwrot przepływu prądu w zwojnicy, naszkicuj pole magnetyczne zwojnicy i zaznacz jej bieguny
magnetyczne. [
]
Wskaż poprawną odpowiedź w każdym z poniższych zadań testowych. Za każdy
poprawny wybór otrzymasz 0,5 pkt.
1. Wartość siły elektrodynamicznej zależy od:
A.
B.
C.
D.
E.
tylko natężenia prądu,
tylko indukcji pola magnetycznego,
tylko długości przewodnika znajdującego się w polu magnetycznym,
wszystkich czynników wymienionych w punktach A, B i C,
wszystkie powyższe odpowiedzi są błędne.
2. Prawdą jest, że siła Lorentza:
A.
B.
C.
D.
E.
działa na każde ciało poruszające się w polu magnetycznym,
zmienia wartość prędkości ruchu ładunku,
nie zmienia kierunku ruchu ładunku,
zakrzywia tor ruchu ładunku,
nie zależy od prędkości ruchu ładunku.
3. Jeżeli długość zwojnicy zmniejszy się dwa razy a natężenie prądu w niej płynącego wzrośnie dwa razy , to wartość
natężenia jej pola magnetycznego:
A.
B.
C.
D.
E.
nie zmieni się,
wzrośnie dwa razy,
zmaleje dwa razy,
wzrośnie cztery razy,
zmaleje cztery razy.
4. Natężenie pola magnetycznego wewnątrz zwojnicy nie zależy od:
A.
B.
C.
D.
E.
rodzaju ośrodka znajdującego się wewnątrz,
grubości przewodnika,
pola przekroju poprzecznego zwojnicy,
kierunku przepływu prądu,
wszystkich wymienionych powyżej czynników,
5. Jednostkami indukcji pola magnetycznego, jego natężenia i ładunku elektrycznego są odpowiednio:
A. C , T , A/m
B. T , C , A/m
C. T , A/m , A
D. T , A/m , C
E. T , A , A/m
6. Zwojnica A ma dwa razy większą liczbę zwojów niż zwojnica B, ale dwa razy mniejszą długość. Pomiędzy wartościami indukcji
pola magnetycznego wewnątrz tych zwojnic zachodzi zależność:
A. BA = 4·BB
B. BA = 2·BB
Ćwiczenia - Pole magnetyczne
C. BA = BB
D. BA = 0,5·BB
E. BA = 0,25·B
Strona 2
7. Nieprawdą jest, że:
A.
B.
C.
D.
E.
linie pola magnetycznego są liniami zamkniętymi,
źródłem pola magnetycznego są ładunki elektryczne znajdujące się w ruchu,
biegunów magnetycznych nie można rozdzielić,
tylko niektóre materiały nadają się na magnesy trwałe,
wokół przewodnika przez który płynie prąd nie powstaje pole magnetyczne.
8. Jeżeli względna przenikalność magnetyczna pewnej substancji wynosi 1,005 , to można ją zaliczyć do:
A.
B.
C.
D.
E.
ferromagnetyków,
paramagnetyków,
diamagnetyków,
każdej z wyżej wymienionych grup,
nie można tego określić.
9. Jeżeli w odległości 4 cm od prostoliniowego przewodnika natężenie jego pola wynosi 9 A/m, to w odległości 12 cm od niego
wynosić będzie (w A/m):
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 6
10. Jeżeli cząstka naładowana (q =10-6 C) porusza się z prędkością 1 km/s wzdłuż linii jednorodnego pola magnetycznego o
indukcji 0,1 T, to wartość siły Lorentza wyniesie (w N):
A. 5000
B. 500
C. 50
D. 5
E. 0
11. Jeżeli wewnątrz zwojnicy zamiast powietrza (μr = 1) znajdzie się rdzeń stalowy (μr = 100), to wartość natężenia pola
magnetycznego wewnątrz zwojnicy:
A.
B.
C.
D.
E.
zmaleje 10 razy,
wzrośnie 10 razy,
nie zmieni się,
wzrośnie 100 razy,
zmaleje 100 razy.
12. Przez prostoliniowy odcinek przewodnika (długości 10 cm) płynie prąd stały o natężeniu 2 ampery. Jeżeli jest on
umieszczony w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji 0,5 T, to maksymalna wartość siły elektrodynamicznej wyniesie
(w N):
A. 0,01
B. 0,1
C. 1
D. 10
E. nie można tego obliczyć
13. Jeżeli przez dwa cienkie, równoległe przewodniki płynie prąd elektryczny, to przewodniki te zawsze:
A.
B.
C.
D.
E.
przyciągają się,
przyciągają się, jeżeli prądy płyną w te same strony,
przyciągają się, jeżeli prądy płyną w przeciwne strony,
odpychają się, jeżeli prądy płyną w te same strony,
nie działają na siebie.
14. Jeżeli dana substancja umieszczona w zewnętrznym polu magnetycznym wytwarza własne słabe pole magnetyczne,
przeciwnie zwrócone do pola zewnętrznego, to jest to substancja:
A.
B.
C.
D.
E.
paramagnetyczna,
diamagnetyczna,
ferromagnetyczna,
każda z wyżej wymienionych,
żadna z wyżej wymienionych.
Ćwiczenia - Pole magnetyczne
Strona 3