ENTLab
РУСҚазақша
← Барлық тақырып: Физика

Физика · ҰБТ-ға арналған теория

Магнит өрісі: Ампер күші мен Лоренц күші

Магнит өрісі тогы бар өткізгішке және қозғалып бара жатқан зарядқа әсер етеді. Электр қозғалтқышының жұмысы мен зарядталған бөлшектердің ауытқуы осы күштерге негізделген.

Осы тақырып бойынша жаттығуТолық қолжетімділік болса — осы тақырып бойынша жаттығу, болмаса — пән бойынша тегін тест.

ҰБТ бұл тақырыптан нені тексереді

Бөлім: 03 Электр және магнетизм

ҰТО спецификациясының тармағы: 13 Магнит өрісі

Біздің бағалауымызша, нұсқада бұл тақырып бойынша орта есеппен 2 тапсырма болады (40 тапсырманың ішінде).

Осы пән бойынша ҰБТ 2026 спецификациясы: тақырыптар мен тапсырмалар

Не істей білу керек

  • Ток немесе жылдамдық пен индукция векторы арасындағы бұрышты ескеріп, Ампер күші мен Лоренц күшін есептеу
  • Күштің бағытын сол қол ережесімен, ал ток өрісі сызықтарының бағытын бұрғы ережесімен анықтау
  • Біртекті өрісте шеңбер бойымен қозғалатын зарядталған бөлшектің радиусын, периодын және жылдамдығын табу

Ең бастысы туралы қысқаша

  • Магнит индукциясы. \vec{B} — өрістің күштік сипаттамасы, ХБЖ-да тесламен (Тл) өлшенеді. Ток өрісі сызықтарының бағытын бұрғы ережесі көрсетеді.
  • Ампер күші. F_A = BIl\sin\alpha, мұнда I — ток күші, l — өткізгіштің өрістегі ұзындығы, \alpha — ток бағыты мен \vec{B} арасындағы бұрыш. \alpha = 0^\circ не 180^\circ болса, күш нөлге тең.
  • Лоренц күші. F_L = |q|vB\sin\alpha, мұнда \alpha — \vec{v} мен \vec{B} арасындағы бұрыш. Күш жылдамдыққа перпендикуляр болғандықтан жұмыс атқармайды және жылдамдықтың модулін өзгертпейді.
  • Сол қол ережесі. \vec{B} сызықтары алақанға кіреді, төрт саусақ ток бойымен немесе оң зарядтың жылдамдығымен бағытталады, сонда 90^\circ-қа керілген бас бармақ күшті көрсетеді. Теріс зарядқа әсер ететін күш қарама-қарсы бағытталады.
  • Шеңбер бойымен қозғалыс. \vec{v} \perp \vec{B} болса, |q|vB = \frac{mv^2}{R}, бұдан R = \frac{mv}{|q|B}, \omega = \frac{|q|B}{m}, T = \frac{2\pi m}{|q|B}. Период жылдамдыққа тәуелді емес (v \ll c кезінде).

Талдауы бар тапсырма

ENTLab тапсырмалар қорынан, ҰТО нұсқаларынан емес. Алдымен өзің шешіп көр, содан кейін талдауын аш.

Арақашықтығы 0{,}5 м горизонталь рельстер индукциясы 0{,}4 Тл біртекті вертикаль магнит өрісінде орналасқан. Рельстердің үстінде оларға перпендикуляр массасы 0{,}2 кг өткізгіш жатыр, өткізгіштің рельстерге үйкеліс коэффициенті 0{,}1. Өткізгіш орнынан қозғалатын ең аз ток күші (g = 10 м/с²)
  • A)10 А
  • B)0{,}25 А
  • C)1 А
  • D)0{,}1 А
Жауабы мен талдауы

Дұрыс жауап: C

Өріс вертикаль, ток горизонталь және өріске перпендикуляр, сондықтан Ампер күші F_A = BIL рельстер бойымен горизонталь бағытталған. Өткізгіш бұл күш тыныштық үйкелісінің ең үлкен күшіне теңелгенде қозғалады: \mu mg = 0{,}1\cdot 0{,}2\cdot 10 = 0{,}2 Н. Сонда I = \frac{\mu mg}{BL} = \frac{0{,}2}{0{,}4\cdot 0{,}5} = 1 А. A (10 А) — үйкеліс коэффициенті ескерілмеген: \frac{mg}{BL} = \frac{2}{0{,}2} = 10. B (0{,}25 А) — өткізгіштің ұзындығы алымға қойылған: \frac{\mu mgL}{B} = \frac{0{,}2\cdot 0{,}5}{0{,}4} = 0{,}25. D (0{,}1 А) — еркін түсу үдеуі ұмытылған: \frac{\mu m}{BL} = \frac{0{,}02}{0{,}2} = 0{,}1.

Жиі кететін қателер

  • \sin\alpha-ны ұмытады: өткізгіш немесе жылдамдық индукция сызықтарына параллель болса, күш нөлге тең. Бұрыш нақ ток немесе жылдамдық бағыты мен \vec{B} векторы арасында алынады.
  • Электрон үшін бағытты кері алуды ұмытады. Төрт саусақты оның жылдамдығына қарсы қою керек (немесе күшті оң заряд үшін тауып, бағытын кері алу керек), әйтпесе күштің бағыты керісінше шығады.
  • Лоренц күші бөлшекті үдетеді деп ойлайды. Күш жылдамдыққа перпендикуляр, сондықтан магнит өрісінде бөлшектің кинетикалық энергиясы өзгермейді, тек қозғалыс бағыты өзгереді.
  • Горизонталь рельстердегі өткізгіштің орнынан қозғалуы туралы есепте Ампер күшін үйкеліс күші \mu mg-ға емес, mg салмағына теңестіреді. Өріс вертикаль болса, BIl = \mu mg жазылып, I = \frac{\mu mg}{Bl} табылады.

Тақырып бойынша сұрақтар

Неге зарядталған бөлшек магнит өрісінде шеңбер бойымен қозғалады?
Бөлшектің жылдамдығы біртекті өрістің сызықтарына перпендикуляр болса, Лоренц күші үнемі жылдамдыққа перпендикуляр бағытталып, центрге тартқыш күштің рөлін атқарады. |q|vB = \frac{mv^2}{R} теңдігінен радиус R = \frac{mv}{|q|B} болып шығады, жылдамдықтың модулі өзгермейді. Жылдамдық өріске бұрыш жасай бағытталса, траектория бұрандалы сызық болады, ал өріс сызықтарының бойымен қозғалғанда күш нөлге тең.
Сол қол ережесі мен бұрғы ережесінің айырмашылығы неде?
Бұрғы ережесі ток тудыратын магнит өрісі сызықтарының бағытын анықтайды: бұрғының ілгерілемелі қозғалысы ток бойымен бағытталса, тұтқасының айналу бағыты өріс сызықтарын көрсетеді. Сол қол ережесі өрістің токқа немесе қозғалыстағы зарядқа әсер ететін күшінің бағытын анықтайды: сызықтар алақанға кіреді, төрт саусақ ток бойымен, керілген бас бармақ күшті көрсетеді.
Осы тақырып бойынша жаттығу

ENTLab теорияны ҰТО спецификациясы негізінде өз сөзімен жазады. Біз ҰТО емеспіз және онымен ешқандай байланысымыз жоқ.