A képen a nézőpont magasságának és a horizontvonal helyzetének meghatározása.

Egy 0,2 m hosszú egyenes vezető egyenletes mágneses térben van, 4 T indukcióval, és szöget zár be az indukciós vektorral. Mekkora a mágneses térből a vezetőre ható erő, ha a benne lévő áramerősség 2 A? (A választ newtonban adja meg.)

2. Egy 0,5 m hosszú egyenes vezető, amelyen 6 A áram folyik, egyenletes mágneses térben van. Mágneses indukciós vektormodul 0,2 T, a vezető szöget zár be a vektorral BAN BEN. Mekkora erőt fejt ki a mágneses tér a vezetőre? (A választ newtonban adja meg.)

3. Egy vezetőben 20 A áramerősség mellett 12 N Ampererő hat az egyenes vezető 50 cm hosszú szakaszára egyenletes mágneses térben. A mágneses tér indukciós vektora a vezetőhöz képest 37°-os szöget zár be Határozza meg a mágneses tér indukció modulusát! Adja meg válaszát Teslasban, és kerekítse a legközelebbi egész számra.

4. Adott egy egyenes vezető 50 cm hosszú szakasza egyenletes mágneses térben, 2 Tesla indukcióval, a vezető áramerőssége 20 A, és a mágneses tér indukciós vektorának iránya a vezetőhöz képest szöget zár be. Mekkora ampererő hat erre a szakaszra? (A választ newtonban adja meg.)

5. Áramvezető vezető 2 m hosszú egyenletes mágneses térben van indukcióval Ezenkívül a mágneses tér iránya 30° az áram irányával. Mekkora erő hat a vezetőre a mágneses térből? (A választ newtonban adja meg.)

6. Két hosszú egyenes vezeték, amelyek állandó elektromos áramot vezetnek, párhuzamosak egymással. A táblázat az erőmodulus függését mutatja F ezeknek a vezetékeknek a távolságtól függően mágneses kölcsönhatása r közöttük.

Mekkora lesz e vezetékek közötti mágneses kölcsönhatás erő, ha a köztük lévő távolságot 6 m-re tesszük, anélkül, hogy a vezetékekben folyó áram erőssége megváltozna? (A választ µN-ben adja meg.)

8. Egy 50 cm hosszú egyenes vezető egyenletesen transzlációsan mozog egyenletes állandó mágneses térben, amelynek iránya egybeesik a függőleges tengely irányával Y(az ábrán ez a tengely „felénk” irányul). A vezető sebessége merőleges rá, és 30°-os szöget zár be a vízszintes tengellyel x, ahogy a képen is látszik. A vezető végei közötti potenciálkülönbség 25 mV, a mágneses tér indukciós modulé 0,1 T. Határozza meg ennek a vezetőnek a mozgási sebességének modulusát. (A választ méter per másodpercben adja meg.)

jegyzet

9. Egy 25 cm hosszú egyenes vezető egyenletesen transzlációsan mozog egyenletes állandó mágneses térben, amelynek iránya egybeesik a függőleges tengely irányával Y(az ábrán ez a tengely „felénk” irányul). A vezető sebessége 1 m/s, merőleges a vezetőre, és 60°-os szöget zár be a vízszintes tengellyel x, ahogy a képen is látszik. A vezető végei közötti potenciálkülönbség 75 mV. Határozza meg a mágneses tér indukció modulusát! (Adja meg a választ a Teslában.)

jegyzet: a sebességvektor a rajz síkjában fekszik.

10.

Hogyan irányul a 2. vezető 1. vezetőjére ható Ampererő az ábrához képest (jobbra, balra, fel, le, a megfigyelő felé, a megfigyelőtől távol) (lásd az ábrát), ha a vezetékek vékonyak, hosszúak, egyenesek, párhuzamosak egymással? ( én- áramerősség.) Írd le a választ szó(k)ban!

A feladatért 2020-ban 1 pontot szerezhet az egységes államvizsgán

A fizika egységes államvizsga 13. feladata minden olyan folyamatra vonatkozik, amelyben elektromos és mágneses tér is részt vesz. Ez az egyik legkiterjedtebb kérdés a képzési témák számát tekintve. Így a hallgató találkozhat a „Coulomb-törvény, elektromos térerősség és potenciál” témával, és megtalálja a tér pontjai közötti potenciálkülönbséget, a testek közötti kölcsönhatás erejét vagy a vezető végeire adott feszültséget. .

Az Egységes Fizikai Államvizsga 13. feladatának témája a mágneses fluxusra is vonatkozhat, és magában foglalhatja a mágneses tér indukciós vektorának nagyságának vagy irányának kiszámítását. Néhány kérdés az Amper-erő és a Lorentz-erő kiszámítására vonatkozik.

A Fizika Egységes Államvizsga 13. számú feladata rövid választ igényel kérdésére. Ebben az esetben néhány lehetőség a mennyiség számértékének feljegyzését igényli (tizedes tört esetén a szükséges törtekre kerekítéssel), részben pedig a hallgatónak négy javasolt válasz közül kell kiválasztania azt, amelyiket helyesnek tartja. Mivel a teljes teszt kitöltésének ideje egy bizonyos számú percre van korlátozva, ne foglalkozzon sokáig a tizenharmadik kérdéssel. Ha nehézséget okoz, jobb, ha a vizsgaidőszak legvégére hagyjuk.

2. oktatóvideó: Problémák az Ampere-törvény használatával

Előadás: Ampererő, iránya és nagysága

Lényeges különbség az elektromos tértől, ahol a kölcsönhatás erőssége csak a töltés nagyságától és a köztük lévő távolságtól függ, hogy a mágneses térben számos tényező, valamint több erő hat az áramra. -vezetőt és részecskéket szállít a mágneses térben.

Ezen erők egyike az Amper teljesítmény. Ez az erő minden olyan vezetőre hat, amelyen áram folyik. Erők hatnak az összes részecske körül, amelyeknek van iránymozgása, ami azt eredményezi, hogy valamilyen erő hat az egész vezetőre.

Ennek az erőnek az irányának meghatározásához használja a bal kéz szabály :

Helyezze a vezetőt gondolatban a bal kezére úgy, hogy a rajta átfolyó áram iránya egyezzen a négy ujj irányával. A mágneses erővonalaknak mentálisan be kell jutniuk a tenyér belsejébe. Ebben az esetben az Amper-erő iránya egybeesik a hüvelykujjjal.

Az Ampererő nagyságának meghatározásához használja a következőket képlet:

Megállapíthatjuk, hogy az erő nem csak a mágneses indukció és az áram nagyságától függ, hanem a vezető méretétől és elhelyezkedésétől is a mágneses erővonalakhoz képest.

Áramvezető pár

Meg kell jegyezni, hogy a vezetők, amelyeken keresztül az áram folyik, mágnesként működnek. Ezért logikus lenne azt feltételezni, hogy két ilyen vezető valamilyen módon kölcsönhatásba lép:

Ha az áram egy irányban folyik át a vezetőkön, akkor a vezetők vonzzák, ha különböző irányban, akkor taszítják.

Az Egységes Fizikai Államvizsga 13. számú feladata az „Elektromágnesesség” témakörben teszteli az ismereteket. Az ilyen típusú problémáknál elektromos vagy mágneses térrel kapcsolatos problémákat kell megoldani.

Elmélet a Fizika Egységes Államvizsga 13. feladatához

Elektromos töltés

Elektrosztatikus töltésnek nevezzük azt a mennyiséget, amely meghatározza az elektromágneses hatás erősségét, és annak erejét összekapcsolja az egymásra ható testek távolságával, amely jellemzi a test - töltéshordozó - azon képességét, hogy önmaga közelében elektromágneses teret hozzon létre. mint megtapasztalni a külső mezők hatását.

A díjak különböző előjelekkel jelentkeznek. A nemzetközi rendszer általában az elektron töltését negatívnak, a vonzást pozitívnak tekinti.

Az elektrosztatikus térerősség egy vektormennyiség, amely pozitív töltésből negatívba irányul. Ez az elektromos térre jellemző erő.

Ampere törvénye

Az Ampere törvénye kimondja az áramok kölcsönhatását: párhuzamos vezetőkben a különböző irányban folyó áramok taszítják egymást. Ha az áramokat egy irányba irányítják, a vezetők vonzzák.

Egységes Fizika Államvizsga 13. sz. feladatok jellemző opcióinak elemzése

Demo verzió 2018

Negatív töltés -q két állótöltés terén van: pozitív +Qés negatív -Q(Lásd a képen). Hol irányul a töltésgyorsulás az ábrához képest (jobbra, balra, fel, le, a megfigyelő felé, a megfigyelőtől távol) -q ebben a pillanatban, ha csak a vádak hatnak rá +QÉs -Q? Válaszát írja le szó(k)ban!

Megoldási algoritmus:

1. Elemezzük a feladathoz csatolt rajzot.
2. Következtetést vonunk le a töltések kölcsönhatásának irányáról.
3. Határozza meg a gyorsulás irányát!
4. Leírjuk a választ.

Megoldás:

1. Newton 2. törvényéből az következik, hogy a fizikai test gyorsulásának iránya mindenképpen egybeesik az eredő erővektor irányával. Ezért, miután megtanultuk az eredő erő irányát, megkapjuk a választ a probléma kérdésére.

Az ábrán három töltés látható, felül (1) és alul (2) különböző előjelű töltetek találhatók, a bal oldalon pedig a felsővel azonos nevű töltés:

2. Az eredő erő egyenlő lesz: 𝐹⃗=𝐹⃗ 1 +𝐹⃗ 2, ahol az F 1 és F 2 vektorok az 1. és 2. töltésből származó q töltésre ható erők.

Ismeretes, hogy az azonos előjelű töltések taszítják, az ellenkező előjelűek pedig vonzzák. A töltések közötti kölcsönhatás erőit ábrázoljuk:

3. Az F1 F2 erők vektorösszegét a paralelogramma szabály szerint találjuk meg. Figyelembe kell venni, hogy az erők nagysága (vektorhossza) azonos lesz, mivel a –Q és +Q töltések nagysága egyenlő. Ez azt jelenti, hogy a vektorok a függőleges tengelyhez képest szimmetrikusan irányulnak, mintha tükröznék. Eredőjük pedig ezért függőlegesen lefelé irányul, azaz. a szimmetriatengely mentén.

Válasz: lefelé

A feladat első változata (Demidova, 1. sz.)

A rombusz három csúcsán +q, -2q és +q (q > 0) ponttöltések találhatók. Hol irányul az F Coulomb-erő az ábrához képest (fel, le, balra, jobbra, a megfigyelőtől a megfigyelő felé), amely ennek a rombusznak a közepén elhelyezett negatív ponttöltésre ható -Q (lásd az ábrát)? Válaszát írja le szó(k)ban!

Megoldási algoritmus:

1. Elemezzük a feladathoz csatolt rajzot. Határozza meg a töltésre ható erőket! – Q.
2. Ábrázoljuk az erőket és megtaláljuk az eredőt.
3. Leírjuk a választ.

Megoldás:

1. Az ábrán látható, hogy mely töltetek azonos előjelűek és melyek eltérő előjelűek. Bal és jobb töltés – Q pozitív töltések találhatók (+q), amelyek töltést vonzanak – Q,és egyenlő erővel. A tetején pedig egy ugyanolyan nevű töltet található, mint a rombusz közepén elhelyezett töltet. Ez a töltés taszít – Q.

2. Ábrázoljuk a töltésre ható összes erőt:

Mivel a +q töltések modulusai azonosak, két vízszintes vonalon elhelyezkedő töltés erői (–Q kölcsönhatása +q-val) egyenlőek egymással, de ellentétes irányúak. Ez azt jelenti, hogy ennek a két erőnek az eredője egyenlő 0-val. Ebből következik, hogy az összes erő eredője egybeesik a harmadik erő – a –Q és –2q kölcsönhatási erő irányával. Ez az irány függőlegesen lefelé, azaz. a rombusz kisebb átlójának függőlegese mentén.

Válasz: lefelé

A feladat második változata (Demidova, 7. sz.)

Egy egyenlő szárú háromszög csúcsaiban -2q, +q > 0 és -2q ponttöltések vannak (lásd az ábrát). Hol van az így létrejövő elektrosztatikus tér intenzitásvektora az ábrához viszonyítva (fel, le, balra, jobbra, a megfigyelőtől a megfigyelő felé) a háromszög mediánjainak metszéspontjának O pontjában?

Megoldási algoritmus:

1. Tekintsük a problémához csatolt rajzot,
2. Következtetést vonunk le az egyes töltések által létrehozott feszültségvektorok irányára vonatkozóan az O pontban.
3. Meghatározzuk, hová irányul a feszültségek szuperpozíciója.
4. Leírjuk a választ.

Megoldás:

1. Az ábrán látható háromszög egyenlő szárú. O az alap csúcsaitól egyenlő távolságra lévő pont, mivel ez a mediánok metszéspontja. Az alap csúcsaiban azonos -2q töltések helyezkednek el.

2. A feszültségvektor a pozitív töltésnél kezdődik és a negatívak felé irányul (piros nyilak):

Mivel a –2q töltések nagysága megegyezik, az E vektorok nagysága azonos. Ez azt jelenti, hogy eredőjük (kék nyíl) egyenlő távolságra van mindegyiktől, pl. iránya jobbra van az alaphoz húzott középvonal mentén, és ez az irány vízszintesen jobbra.

Válasz : jobb

A feladat harmadik változata (Demidova, 25. sz.)

Milyen iránya (fel, le, balra, jobbra, a megfigyelőtől a megfigyelő felé) a 3. számú vezetőre ható Amper-erő a másik kettő oldaláról (lásd az ábrát)? Minden vezeték egyenes, vékony, hosszú, ugyanabban a síkban fekszik és egymással párhuzamos. Az I áramerősség minden vezetőben azonos. Írd le a választ szó(k)ban. A feladat harmadik változata (Demidova, 25. sz.)

Megoldási algoritmus:

1. Elemezzük az áramok irányát a vezetőkben.
2. A 3. számú vezetőre ható Amper-erő irányát keressük.
3. Hasonlóképpen az 1. vezető oldaláról keressük az erő irányát.
4. Meghatározzuk a kapott irányt.
5. Leírjuk a választ.

Megoldás:

1. Az Ampere-törvényből az következik, hogy a vékony párhuzamos vezetők, amelyek állandó árammal egy irányban mozognak, vonzzák, az ellenkező irányú áramokkal pedig taszítják. Ez azt jelenti, hogy a 2. és 3. számú vezető vonz, az 1. és 3. számú vezető pedig taszít.

2. Mivel a vezetők párhuzamosak egymással és vízszintesen helyezkednek el, a vezetők vonzóerei függőlegesen (azaz merőlegesen) irányulnak. Ebben az esetben a 3. számú vezetőnek a 2. számú vezetőhöz való vonzóereje függőlegesen felfelé irányul (piros nyíl), és a 3. számú vezető taszító ereje az 1. számú vezetőtől függőlegesen lefelé (kék nyíl) .

3. De mivel a 2. számú vezető közelebb van a 3-ashoz, mint az 1-eshez, akkor azonos áramerősségek mellett a 2. vezető ütése erősebb lesz, pl. a vonzás ereje nagyobb lesz, mint a taszító erő. Ezért az eredmény függőlegesen felfelé irányul.