1.2. Методические указания к лекционным занятиям
|
Вопросы лекции |
|
|
Форма |
Литература |
|
|
Вопросы для самоконтроля студентов |
|
|
||||||||
|
|
|
изучения |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнитное поле. Вектор магнитной |
|
|
1. |
Чему равен и как направлен магнитный момент рамки с током? |
|
|||||||||||||
индукции. |
|
|
|
|
|
лекция + |
[8] § 20.1 – 20.4 |
2. |
Что |
называют |
индукцией |
магнитного |
поля? |
Как |
определяют |
|||
Поток |
вектора |
магнитной |
индукции. |
самост. |
[10] § 109 – 121 |
|
направление вектора магнитной индукции B ? |
|
|
|
||||||||
Закон Ампера. |
|
|
|
|
|
|
[6] § 2.35 – 2.42 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
3. |
Что такое линии магнитной индукции? Как определяется их направление? |
|||||||||||
Контур |
с током |
в магнитном |
поле. |
|
[7] § 15.1 – 15.4 |
|||||||||||||
|
|
Чемониотличаютсяотлинийнапряженностиэлектростатическогополя? |
||||||||||||||||
Напряженность |
|
магнитного |
поля |
|
[5] § 2.36 – 2.43 |
|
||||||||||||
|
|
4. |
Нарисуйте и покажите, |
как ориентированы |
линии магнитной |
|||||||||||||
(однородного и неоднородного). Закон |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
индукции поля прямого тока. |
|
|
|
|
|
||||||||||
Био-Савара-Лапласа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
5. |
Почему магнитное поле является вихревым? |
|
|
|
|||||||||
Применение |
закона |
к |
расчету |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
6. |
Как |
вычислить |
силу |
взаимодействия |
между протяженными |
|||||||||||
магнитного поля. |
|
|
|
|
|
[8] § 20.1 – 20.3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
проводниками с током? |
|
|
|
|
|
|
||||||
Закон |
полного |
тока. |
|
Магнитное |
|
[10] § 110 – 119 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
7. |
Как взаимодействуют между собой тонкие прямолинейные параллельные |
|||||||||||||||
взаимодействие токов. |
|
|
|
|
[7] § 5.2, 15.3 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
проводники с током? |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Работа по перемещению проводника с |
|
[5] § 2.37, 2.38 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
8. |
Сформулируйте закон Био – Савара – Лапласа. |
|
|
|
|||||||||||||
током в магнитном поле. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
9. |
Как |
вычислить |
вектор |
магнитной индукции |
магнитных |
полей |
|||||||
Сила Лоренца. Эффект Холла. |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
[8] § 20.2 |
|
линейных токов? |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
10. |
Как рассчитать магнитную индукцию поля бесконечного проводника, |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
[10] § 113 – 117 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отрезка проводника? |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
[7] § 15.5, 15.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
11. |
Как рассчитать магнитную индукцию на оси кругового тока, квадратного |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
[5] § 2.40 – 2.45 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
контурастоком,катушки,состоящейизнесколькихвитков? |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12. |
Когда целесообразно использовать закон полного тока для |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
определения индукции магнитного поля? |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13. |
Что такое поток вектора магнитной индукции? |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14. |
Запишите и поясните формулу для силы Лоренца. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15. |
Опишите движение заряженной частицы в однородном магнитном |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поле. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16. |
Когда заряженная частица движется в магнитном поле по спирали? От |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чегозависит шагспирали?(Ответыподтвердитевыводамиформул). |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17. |
Опишите поведение рамки с током в магнитном поле (однородном и |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
неоднородном). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18. |
Как |
определяется работа, |
совершаемая |
силами |
Ампера |
при |
|||
116
перемещениизамкнутогоконтуравмагнитномполе?
19.Поясните,какрассчитатьиндукциюмагнитногополя,создаваемогов некоторойточкепроводникомпроизвольнойформы.
20.ВчемзаключаетсяэффектХолла?Выведитеформулудляхолловской разностипотенциалов.
117
1.3.Методическиеуказаниякпрактическимзанятиям
Тема |
|
Задачи |
Рекомендации |
Задачииз |
|
занятия |
|
|
|
|
сборников |
поля |
Определение |
|
Взадачахнарасчетиндукциимагнитногополя,создаваемогонесколькимитоками,обязательно |
[1] |
|
индукции |
|
нужноиспользоватьрисунок,накоторомтребуетсяизобразитьвекторыиндукцииотдельныхтоковв |
№121-126 |
||
|
|
||||
магнитного |
магнитного |
поля, |
рассматриваемыхточкахполя.Приэтомособоевниманиеследуетобратитьнанаправлениевекторов |
[11] |
|
создаваемого |
|
индукции.Вобщемслучаедляопределениянаправлениявектораиндукциипроизвольного |
№3.175–3.179 |
||
|
|
||||
|
проводником |
|
прямолинейногоучасткастокомможновоспользоватьсяправиломбуравчика.Определив |
[12] |
|
|
произвольной |
направлениявекторовиндукциивсехтоков,далеенужнонайтиихколичественныезначенияв |
№21.4– 21.32 |
||
характеристикОпределение |
формы в |
любой |
рассматриваемойточкеполя(поизвестнымформулам)ивычислитьиндукциюмагнитногополя, |
|
|
точке пространства |
создаваемоговсемитоками,воспользовавшисьпринципомсуперпозиции(векторногосложения)или |
|
|||
|
|
||||
|
и |
несколькими |
сложенияпроекцийсоответствующихвекторовввыбраннойсистемекоординат. |
|
|
|
токами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
118
Взаимодействие с магнитным полем проводников с током и движущихся зарядов
Движениезарядовв магнитномполе
Прирешениизадачнадвижениезаряженныхчастицвмагнитныхполяхнужнопомнить,что:
-есливекторскоростичастицыпараллеленвекторуиндукциимагнитногополя,точастицадвижется вдольсиловойлинии;силаначастицусосторонымагнитногополянедействует;
-еслискоростьчастицыперпендикулярналинияминдукции,тоеетраекторияокружность
постоянногорадиуса R;
- еслискоростьчастицынаправленаподнекоторымуглом,тоеетраекторияпредставляетсобой винтовуюлиниюсрадиусом R ишагом h;
- независимоотнаправленияскоростичастицыинаправлениямагнитногополясилаЛоренцане меняетвеличинускоростичастицы(несовершаетработу).
Прирешениитакихзадачможнопридерживатьсяследующейпоследовательности:
1)сделатьчертеж,накоторомизобразитьсиловыелиниимагнитногополяивекторначальной скоростичастицы;2)еслиначальнаяскоростьчастицынаправленаподугломклинияминдукции,то
ееследуетразложитьнадвесоставляющие,однаизкоторых должнабытьнаправлена перпендикулярновектораминдукции,авторая – параллельноим.Такоеразложениепозволяет представитьдостаточносложноедвижениечастицывмагнитномполеввиденаложениядвухболее простых:наличиесоставляющей приводиткдвижениюпоокружностипостоянногорадиуса R,
аналичие –кпрямолинейномудвижениювдольсиловыхлинийполя;3)изобразитьсилы,
действующиеначастицу впроизвольныймоментдвижения.Дляопределениянаправлениясилы Лоренцаследуетвоспользоватьсяправиломлевойруки;4)ввестисопровождающуюсистемуотсчета,
направиводнуизосейсистемыкоординатпосоставляющей скоростичастицы,вторую–по составляющей ,третью(обычновтакойосинетнеобходимости)– перпендикулярнопервымдвум;
5)записатьуравнениевторогозаконаНьютонавпроекциинаосивыбраннойсистемыкоординат, дополнивихразвернутымивыражениямидлясил,действующихначастицу;6)принеобходимости, записатьуравнениякинематикиирешитьсистемууравнений.
119
[12]
№23.1– 23.40,
23.33–21.35 [1]
№13.1– 13.3
Взаимодействия проводников с током вмагнитном поле
Определение магнитного поля распределенных токов
Прирешениизадач,вкоторыхрассматриваетсядвижениепроводниковстокомвмагнитномполе, надоучесть,чтоэтизадачиничемпринципиальнонеотличаютсяотзадачмеханики;единственное отличиеэтоналичиедополнительнойсилыАмпера.Есливзадачерассматриваетсяконтурстоком илиегочасть,тозначениесилыАмпераиеенаправлениеследуетнайтидлявсехучастков проводникаисложитьсилывекторно,апринеобходимостипроинтегрировать.
Следуетпомнить,чтоконтурстокомвмагнитномполесилыАмперабудутрастягиватьилисжимать (нонетоидругоеодновременно),иеслиплоскостьконтуранеперпендикулярналинияминдукции, тонаконтурбудутдействоватьмеханическиймоментсил,разворачивающийконтуртак,чтобы расположитьеговплоскости,перпендикулярнойсиловымлиниям(чтобывекторамагнитного моментаимагнитнойиндукцииимелиодинаковоенаправление).
Прирешениизадачнаопределениемагнитногополя распределенныхтоковнеобходимоуяснить, чтотакоераспределенныетоки,вспомнитьпонятие«плотностьтока».Необходимонаучиться выбиратьрациональныйвид контурациркуляциидляупрощенияпроцедурынахождения циркуляции.Целесообразновнимательноизучитьпримерырасчетаполясоленоидаипроводников конечногосечения,атакжепроводниковизразличныхматериалов,объединенныхводинпроводник, обративприэтомвниманиенааналогиисрешениемзадачпоопределениюнапряженности электрическогополяспомощьют.Остроградского–Гауссавзаряженномгазе,сплошномцилиндре.
[12]
№23.1– 23.40 [12]
№25.1– 25.46
[1]
№13.6– 13.10
[2]
№11.1– 11.26,
11.93–11.102
[12]
№24.1– 24.4 [11]
№3.54–3.75 [1]
№12.7– 12.10, 14.8, 14.9
120