Fizyka F2

prof. dr hab. Antoni C. Mituś
Wrocław, 22.03.2015
Fizyka F2
Lista 6 - Magnetostatyka (II): przewodnik z pradem
w polu magnetycznym,
,
pole magnetyczne, prawa Ampere’a i Biota-Savarta
Zadania oznaczone (!)– w pierwszej kolejności; (*) – trudniejsze, (**) – zaawansowane.
Oznaczenia zadań: J: Jezierski i inn., Zadania z rozwiazaniami
cześć
II, Wrocław 1999; G: Griffiths (poniżej).
,
,
Literatura: J. Orear, t.1; (b) Halliday, Resnick, Walker Podstawy fizyki t. 3; D. J. Griffiths Podstawy elektrodynamiki.
1. (!) Efekt Halla (HRW, przykład 29.2)
Pełny sześcian metalowy porusza sie, ze stała, predkości
a, w stałym polu magnetycznym
,
(rys. 29.8, HRW). Która ściana sześcianu ma mniejszy potencjał, a która wiekszy?
Ile
,
wynosi różnica potencjałów?
2. (!) Siły miedzy
dwoma przewodnikami z pradem
(J39)
,
,
Dwa długie równoległe przewodniki prostoliniowe znajduja, sie, w odległości d od siebie.
Przez przewodniki płyna, w tych samych kierunkach prady
o nateżeniach
I1 oraz I2 . Jaka,
,
,
prace, należy wykonać (na jednostke, długości przewodników), aby je rozsunać
, do odległości
2d?
3. (!) Działanie analogowych woltomierzy i amperomierzy (HRW, przykład 29.7)
w polu magnetycznym (HRW, przykład 29.8)
4. (!) Cewka z pradem
,
−4
Przez okragł
a
cewk
e
m2 , składajac
,
,
, a, sie, z 250
, o polu powierzchni S, równym 2.52 ·10
zwojów, płynie prad
250 µA. Cewka jest w spoczynku, w jednorodnym polu
, o nateżeniu
,
magnetycznym o indukcji B = 0.85T, a jej dipolowy moment magnetyczny µ jest ustawiony
~ (rys. 29.23 HRW). Jaki jest kierunek pradu w cewce?
zgodnie z kierunkiem wektora B
,
◦
Jaka, prace, musi wykonać nad cewka, zewnetrzny
moment siły obracajac
, ja, o 90 w stosunku
,
do ustawienia poczatkowego?
,
5. (!) Prawo Ampere’a (J38)
Przez nieskończona, płyte, umieszczona, w płaszczyźnie x − y płynie prad
, o stałej gestości
,
liniowej j w kierunku osi y. Znaleźć indukcje, pola magnetycznego, które powstaje na
skutek przepływu pradu.
,
6. (!) Prawo Ampere’a
Wyznaczyć pole magnetyczne wewnatrz
długiego prostoliniowego przewodnika z pradem.
,
,
Zastosować prawo Ampere’a (HRW, rozdział 30.3)
7. (!) Prawo Biota-Savarta (HRW, przykład 30.1)
Przewód, w którym płynie prad
I, składa sie, z łuku okregu
o promieniu R
, o nateżeniu
,
,
i kacie
środkowym
π/2
rad
oraz
z
dwóch
odcinków,
których
przedłużenia
przecinaja, sie,
,
~ pola, wytworzonego w
w środku C okregu.
Ile wynosi wartość indukcji magnetycznej B
,
punkcie C przez prad
, w przewodzie? (HRW, rys. 30.7a)
8. (*) Przewód z pradem
w niejednorodnym polu magnetycznym (HRW, str. 56)
,
W przewodzie leżacym
wzdłuż osi y, od y = 0 do y = 0.25 cm, płynie prad
,
, o nateżeniu
,
2 mA w ujemnym kierunku osi y. Przewód znajduje sie, w niejednorodnym polu magne~ = (0.3 T/m) y î + (0.4 T/m) y ĵ. Używajac wektorów jednostkowych,
tycznym o indukcji B
,
wyznacz siłe, magnetyczna,, działajac
, a, na a) element dy przewodu w punkcie y, b) cały
przewód.
9. (*) Prawo Biota-Savarta (HRW, rozdział 30.1)
Wyprowadzić wzór na indukcje, magnetyczna, pola wytworzonego przez prad
o stałym
,
nateżeniu,
płynacy
w długim prostoliniowym przewodzie.
,
,
10. (*) Pole magnetyczne cewki (HRW, rozdział 30.5)
Wyprowadzić wzór na pole magnetyczne cewki w kształcie okregu,
przez która, płynie prad
,
,
o stałym nateżeniu.
Ograniczyć
si
e
do
punktów,
leż
acych
na
osi
symetrii
cewki.
,
,
,