Номер 1, страница 127 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

§ 55. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции

Магнитное поле — это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. Оно создается движущимися зарядами (электрическими токами) или постоянными магнитами. Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции (или просто магнитная индукция), обозначаемый $\vec{B}$. Магнитная индукция — это векторная величина, которая определяет, с какой силой магнитное поле действует на движущийся электрический заряд. Направление вектора $\vec{B}$ в точке поля совпадает с направлением, в котором устанавливается северный полюс свободной магнитной стрелки (компас), а его модуль определяется через максимальную силу, действующую на элемент тока. Единицей измерения магнитной индукции в системе СИ является тесла (Тл). Направление вектора магнитной индукции прямого проводника с током определяется по правилу правой руки (правило буравчика).

Ответ: В параграфе вводится понятие магнитного поля как формы материи, описывается его источник и основная силовая характеристика — вектор магнитной индукции $\vec{B}$, его направление и единица измерения.

§ 56. Линии магнитной индукции. Однородное и неоднородное магнитное поле

Для наглядного представления магнитных полей используют линии магнитной индукции (или магнитные силовые линии). Это воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора $\vec{B}$. Важнейшие свойства линий магнитной индукции: они всегда замкнуты (что отражает отсутствие в природе магнитных зарядов — монополей), не пересекаются, и их густота характеризует модуль вектора магнитной индукции (где линии гуще, там поле сильнее). Поле, в котором вектор $\vec{B}$ одинаков во всех точках по модулю и направлению, называется однородным. Его линии — параллельные прямые, расположенные на равных расстояниях друг от друга. В противном случае поле является неоднородным.

Ответ: Данный параграф объясняет метод графического изображения магнитных полей с помощью линий магнитной индукции, описывает их свойства и вводит понятия однородного и неоднородного магнитных полей.

§ 57. Сила Ампера

На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, называемая силой Ампера. Эта сила является результатом действия силы Лоренца на отдельные движущиеся в проводнике заряды. Модуль силы Ампера $F_A$, действующей на прямолинейный участок проводника длиной $\text{l}$, определяется формулой: $F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin\alpha$, где $\text{I}$ — сила тока в проводнике, $\text{B}$ — модуль вектора магнитной индукции, а $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором $\vec{B}$. Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора $\vec{B}$ входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера.

Ответ: В параграфе рассматривается сила Ампера — сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, приводится формула для ее расчета и правило левой руки для определения ее направления.

§ 58. Сила Лоренца

Сила Лоренца — это сила, с которой магнитное поле действует на отдельную движущуюся в нем заряженную частицу. Модуль силы Лоренца $F_Л$ вычисляется по формуле: $F_Л = |q| \cdot v \cdot B \cdot \sin\alpha$, где $|q|$ — модуль заряда частицы, $\text{v}$ — ее скорость, $\text{B}$ — модуль магнитной индукции, а $\alpha$ — угол между вектором скорости $\vec{v}$ и вектором магнитной индукции $\vec{B}$. Направление силы Лоренца также определяется по правилу левой руки: если четыре пальца левой руки направить по вектору скорости положительного заряда (или против скорости отрицательного), а вектор $\vec{B}$ направить так, чтобы он входил в ладонь, то отогнутый большой палец покажет направление силы Лоренца. Сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости частицы, поэтому она не совершает работы и не изменяет кинетическую энергию частицы, а только искривляет ее траекторию.

Ответ: Параграф посвящен силе Лоренца, действующей на движущийся заряд в магнитном поле. Приводятся формула для расчета ее модуля, правило для определения направления и обсуждается ее влияние на энергию частицы.

§ 59. Движение заряженных частиц в магнитном поле

Характер движения заряженной частицы в однородном магнитном поле зависит от начального угла $\alpha$ между скоростью $\vec{v}$ и вектором $\vec{B}$.

1. Если $\alpha = 0$ или $\alpha = 180^\circ$ ($\vec{v} \parallel \vec{B}$), то сила Лоренца равна нулю ($F_Л = 0$), и частица движется равномерно и прямолинейно.

2. Если $\alpha = 90^\circ$ ($\vec{v} \perp \vec{B}$), сила Лоренца постоянна по модулю ($F_Л = |q|vB$) и действует как центростремительная сила. Траекторией является окружность радиусом $R = \frac{mv}{|q|B}$, где $\text{m}$ — масса частицы. Период обращения $T = \frac{2\pi m}{|q|B}$ не зависит от скорости частицы.

3. В общем случае, при произвольном угле $\alpha$, движение представляет собой комбинацию равномерного движения вдоль поля и движения по окружности в плоскости, перпендикулярной полю. Траекторией является винтовая линия (спираль).

Ответ: В этом параграфе анализируются различные типы траекторий движения заряженной частицы в однородном магнитном поле в зависимости от ее начальной скорости относительно направления поля.

§ 60. Магнитный поток

Магнитный поток ($\Phi$) — это скалярная физическая величина, характеризующая количество "линий" магнитной индукции, пронизывающих некоторую поверхность. Для однородного магнитного поля и плоской поверхности площадью $\text{S}$ магнитный поток определяется как $\Phi = B \cdot S \cdot \cos\alpha$, где $\alpha$ — угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и вектором нормали (перпендикуляра) $\vec{n}$ к поверхности. Векторно это можно записать как скалярное произведение: $\Phi = \vec{B} \cdot \vec{S}$. Единицей измерения магнитного потока в СИ является вебер (Вб). $1 \text{ Вб} = 1 \text{ Тл} \cdot \text{м}^2$. Понятие магнитного потока является ключевым для описания явления электромагнитной индукции.

Ответ: Параграф вводит понятие магнитного потока, дает его определение, формулу для расчета в простом случае и единицу измерения.

§ 61. Явление электромагнитной индукции

Явление электромагнитной индукции, открытое Майклом Фарадеем, заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Возникающий ток называется индукционным, а причиной его появления является индуцированная электродвижущая сила (ЭДС). Закон Фарадея для электромагнитной индукции гласит: ЭДС индукции $\mathcal{E}_i$ в контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока $\Delta\Phi$ через поверхность, ограниченную контуром: $\mathcal{E}_i = - \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$. Знак "минус" в формуле отражает правило Ленца: индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им собственное магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Ответ: В параграфе описывается фундаментальное явление электромагнитной индукции, формулируется закон Фарадея для расчета ЭДС индукции и объясняется правило Ленца для определения направления индукционного тока.