Elektromagnetyzm
Zadanie 1: Proton zostaje rozpędzony różnicą potencjałów 1 kV, a następnie wlatuje z prędkością v w jednorodne pole magnetyczne prostopadle do kierunku wektora indukcji magnetycznej o wartości B = 0,25T. Wartość ładunku protonu jest równa ładunkowi elektronu. Wykaż, że prędkość protonu ma wartość około 1,6 mln km/h. Wyznacz promień toru, po którym będzie się poruszać proton jeżeli wpadnie w pole z prędkością o wartości 438 km/s. Podaj wynik w mm.
Zadanie 2: Na dwóch równolegle ustawionych szynach, nachylonych pod kątem α = 30° do poziomu, ustawiono miedziany przewód o długości L = 0,5m i masie m = 200g, przez który przepuszczono prąd o natężeniu I. Cały układ znajduje się w jednorodnym prostopadłym do podłoża polu magnetycznym o indukcji magnetycznej B = 0,25T. W obliczeniach przyjmij, że g = 9,81 m/s2, tg30° = 0,5774, sin 90° = 1, sin 30° = 0,5, cos 30° = 0,87.
Zaznacz na rysunku i nazwij wszystkie siły działające na przewodnik z prądem. Oblicz natężenie prądu płynącego w przewodniku w przypadku, gdy pozostaje on w spoczynku.
Zadanie 3: Obwód elektryczny w kształcie kwadratu o boku 20 cm przechodzi ruchem jednostajnym z prędkością o wartości 0,04 m/s przez pole magnetyczne (zob. rysunek). Pole to jest jednorodne w obszarze o szerokości 0,6 m, skierowane prostopadle do płaszczyzny rysunku ze zwrotem przed tę płaszczyznę, a indukcja tego pola ma wartość 0,2 T. Poza wskazanym obszarem pola nie ma (B = 0). W chwili początkowej obwód znajduje się poza obszarem pola i zaczyna w nie wchodzić. W obwodzie znajduje się woltomierz, który w pewnych przedziałach czasu rejestruje wystąpienie napięcia elektrycznego.
Powyższy rysunek jest uproszczony – nie zaznaczono na nim zwojnicy wytwarzającej opisane pole magnetyczne.
3.1
Na poniższym rysunku a) zaznaczono elektron e znajdujący się wewnątrz przewodnika, z którego wykonano obwód. Narysuj wektor siły elektrodynamicznej (siły Lorentza) działającej na wskazany elektron podczas wchodzenia tego obwodu w pole magnetyczne. W obwodzie bez woltomierza może popłynąć prąd. Na rysunku b) zaznacz zwrot prądu płynącego w obwodzie podczas wychodzenia tego obwodu z pola magnetycznego.
Uzasadnij wybrany kierunek siły na rysunku a) i wybrany zwrot prądu na rysunku b).
3.2.
Wykaż, że napięcie wskazane przez woltomierz podczas wchodzenia obwodu w obszar działania pola wynosi 1,6 mV.