Вопрос 2. Сила Лоренца. Закон Ампера. Эффект Холла, его применение.

На заряд, движущийся во внешнем магнитном поле, действует сила Лоренца (направление сил определяем по правилу левой руки):

Если угол  между векторами ʋ и В равен 90°, то частица двигается по кругу если неравен, то по спирали.

– составляющая скорости, отвечающая за смещение вдоль линий магнитной индукции.

– составляющая скорости отвечающая за круговое движение.

Радиус витка спирали и Период одного оборота

Шаг спирали

Магнетизм – это релятивистский эффект.

Выражение для силы Ампера, действующей на элементарный участок проводника dℓ с током I:

Разделив выражение на объём dV, получим удельную силу Ампера, действующую на единичный объём:

где j – плотность тока.

По закону Ампера на проводник с током I₂ действует сила

Сила взаимодействия двух параллельных проводников с током

Эффект Холла наблюдается в проводниках и полупроводниках.

Если металлическую пластинку в форме параллелепипеда, по которой течет электрический ток в направлении от грани 1 к грани 2 поместить в магнитное поле, силовые линии которого пронизывают образец в направлении от грани 3 к грани 4, то на гранях 5 и 6 возникает разность потенциалов.

Разность потенциалов можно вычислить по формуле

R – коэффициент пропорциональности (постоянная Холла), b – ширина пластинки, j – плотность тока, B – магнитная индукция поля.

Эффект Холла используется в различных датчиках; устройства, основанные на относительно простой связи между током, магнитным полем и напряжением, могут использоваться для измерения положения, скорости и напряженности магнитного поля. (при закрытии дисплея ноутбука, экран гаснет, т. к. срабатывает датчик Холла)

Билет 10 ответы

Воп-1: Конденсаторы. Электроёмкость конденсаторов плоского, сферического, цилиндрического. Соединение конденсаторов параллельное и последовательное.

Конденсатор – это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии эл. поля.

Ёмкость проводника зависит от

1. размеров

2. формы

3. диэлектрической проницаемости окр. среды

4. наличия вблизи других проводников

Отношение заряда проводника к его потенциалу не зависит от заряда и от потенциала, является для проводника величиной постоянной, называемой электрической ёмкостью проводника С (ёмкостью):

В СИ ёмкость измеряют в фарадах. Электроемкость Земного шара – С  0,7 мкФ.

Ёмкость будет увеличиваться если рядом находятся другие проводники так как электрическое поле вызывает индуцированные заряды.

Электроёмкость конденсаторов плоского, сферического, цилиндрического.

Плоский конденсатор – это система двух разноименно заряженных плоскостей. Их заряды равны по абсолютной величине:

Напряженность электрического поля между обкладками:

где q = S,  – поверхностная плотность заряда на обкладках конденсатора; S –площадь его обкладок.

Электроёмкость плоского конденсатора:

d – расстояние между обкладками конденсатора, если между обкладками вакуум, то ε = 1.

Сферический конденсатор:

Электроёмкость сферического конденсатора:

Цилиндрический конденсатор:

Электроёмкость цилиндрического конденсатора:

Соединение конденсаторов параллельное и последовательное.

Последовательное соединение конденсаторов. Заряды на всех конденсаторах при последовательном соединении равны, а потенциалы складываются:

Ёмкость конденсаторов:

Параллельное соединение конденсаторов. Все имеют постоянную разность потенциалов:

Полный заряд конденсаторов:

Ёмкость конденсаторов: