Страница 181 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. Как называют векторную величину, которая является силовой характеристикой магнитного поля?

1. Векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля, называется вектором магнитной индукции. Эту величину обычно обозначают символом $\vec{B}$. Вектор магнитной индукции полностью характеризует магнитное поле в каждой его точке, определяя силу, с которой поле действует на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом.

Ответ: Вектор магнитной индукции ($\vec{B}$).

2. Вопрос, по-видимому, не закончен и должен звучать так: "По какой формуле определяется модуль вектора магнитной индукции?". Модуль вектора магнитной индукции определяется на основе силы, действующей на движущийся заряд или проводник с током в магнитном поле.

Основным способом определения является использование силы Лоренца. Сила Лоренца $\vec{F_Л}$ — это сила, действующая со стороны магнитного поля на точечный заряд $q$, движущийся со скоростью $\vec{v}$. Она определяется векторным произведением:

$ \vec{F_Л} = q[\vec{v} \times \vec{B}] $

Модуль силы Лоренца находится по формуле:

$ F_Л = |q|vB\sin(\alpha) $

где $\alpha$ — это угол между вектором скорости заряда $\vec{v}$ и вектором магнитной индукции $\vec{B}$.

Из этой формулы можно выразить модуль вектора магнитной индукции:

$ B = \frac{F_Л}{|q|v\sin(\alpha)} $

Таким образом, модуль вектора магнитной индукции численно равен отношению максимальной силы, действующей на движущийся заряд (когда $\sin(\alpha)=1$), к произведению величины этого заряда и его скорости.

Также модуль вектора магнитной индукции можно определить из формулы силы Ампера $F_A$, действующей на участок прямолинейного проводника длиной $l$ с током $I$:

$ F_A = IBl\sin(\alpha) $

Отсюда:

$ B = \frac{F_A}{Il\sin(\alpha)} $

Ответ: Модуль вектора магнитной индукции определяется по формуле $ B = \frac{F_Л}{|q|v\sin(\alpha)} $, где $F_Л$ - сила Лоренца, или по формуле $ B = \frac{F_A}{Il\sin(\alpha)} $, где $F_A$ - сила Ампера.

2. По какой формуле определяется модуль вектора магнитной индукции однородного магнитного поля?

1. Для силовой характеристики магнитного поля используется векторная физическая величина, которая называется вектором магнитной индукции. Этот вектор, обозначаемый как $\vec{B}$, является основной характеристикой магнитного поля, аналогично тому, как вектор напряженности $\vec{E}$ характеризует электрическое поле.

Вектор магнитной индукции определяет силу, с которой магнитное поле действует на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом (например, проводники с током), в каждой точке пространства. Направление вектора $\vec{B}$ в данной точке совпадает с направлением, в котором устанавливается северный полюс маленькой магнитной стрелки, помещенной в эту точку. Модуль этого вектора характеризует интенсивность поля. Единица измерения магнитной индукции в Международной системе единиц (СИ) — тесла (Тл).

Ответ: Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции ($\vec{B}$).

2. Модуль вектора магнитной индукции однородного магнитного поля определяется через силу, действующую на помещенный в это поле проводник с током (силу Ампера). Однородным называется такое поле, в каждой точке которого вектор магнитной индукции $\vec{B}$ одинаков по модулю и направлению.

Если в это поле поместить прямолинейный проводник длиной $l$ с током $I$ так, чтобы он был перпендикулярен линиям магнитной индукции, на него будет действовать максимальная сила $F_{max}$. Модуль вектора магнитной индукции $B$ определяется по формуле:

$B = \frac{F_{max}}{I \cdot l}$

В этой формуле:

• $B$ — модуль вектора магнитной индукции в теслах (Тл).
• $F_{max}$ — максимальная сила (сила Ампера), действующая на проводник со стороны магнитного поля, в ньютонах (Н).
• $I$ — сила тока в проводнике в амперах (А).
• $l$ — длина части проводника, находящейся в магнитном поле, в метрах (м).

Таким образом, модуль вектора магнитной индукции численно равен отношению максимальной силы, с которой поле действует на расположенный в нем проводник с током, к произведению силы тока в проводнике на его длину.

Ответ: Модуль вектора магнитной индукции однородного магнитного поля определяется по формуле $B = \frac{F_{max}}{I \cdot l}$.

3. Что называют линиями магнитной индукции?

3. Линиями магнитной индукции (или магнитными линиями) называют условные (воображаемые) линии, которые используют для наглядного графического изображения магнитных полей. Они строятся таким образом, что касательная к линии в любой ее точке указывает направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ в этой точке.

Направление линий принято определять по ориентации северного полюса небольшой магнитной стрелки, помещенной в поле. По соглашению, вне источника поля (например, постоянного магнита) линии направлены от северного полюса (N) к южному (S).

Ключевыми свойствами линий магнитной индукции являются:

Замкнутость: линии магнитной индукции всегда замкнуты. Они не имеют ни начала, ни конца. Это отражает фундаментальный факт отсутствия в природе магнитных зарядов (монополей). Внутри магнита линии продолжаются от южного полюса к северному, замыкаясь.

Непересекаемость: линии магнитной индукции никогда не пересекаются. Если бы они пересекались, то в точке пересечения вектор магнитной индукции $\vec{B}$ должен был бы иметь два разных направления одновременно, что физически невозможно.

Густота: густота линий (их количество на единицу площади перпендикулярной поверхности) характеризует модуль (величину) магнитной индукции. Где линии расположены гуще, там магнитное поле сильнее, а где реже – слабее. В однородном магнитном поле линии параллельны и расположены с одинаковой густотой.

Ответ:

Линиями магнитной индукции называют воображаемые замкнутые линии, касательные к которым в каждой точке пространства по направлению совпадают с вектором магнитной индукции $\vec{B}$. Густота этих линий характеризует модуль вектора магнитной индукции: где линии гуще, тем поле сильнее.

4. В каком случае магнитное поле называют однородным, а в каком — неоднородным?

3. Что называют линиями магнитной индукции?

Линиями магнитной индукции (или силовыми линиями магнитного поля) называют воображаемые линии, используемые для наглядного графического представления магнитного поля. Они вводятся таким образом, чтобы касательная к линии в любой её точке указывала направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ в этой точке.

Линии магнитной индукции обладают несколькими важными свойствами:

1. Они всегда являются замкнутыми кривыми. Это фундаментальное свойство отражает тот факт, что в природе не существует магнитных зарядов (монополей), подобных электрическим зарядам. Линии не имеют ни начала, ни конца.

2. Густота линий (то есть их количество, проходящее через единицу площади поверхности, перпендикулярной линиям) пропорциональна модулю вектора магнитной индукции $\vec{B}$. Там, где линии расположены гуще, магнитное поле сильнее, а там, где реже — слабее.

3. Линии магнитной индукции никогда не пересекаются. Если бы они пересекались, это означало бы, что в точке пересечения вектор магнитной индукции имел бы два разных направления одновременно, что физически невозможно.

4. Направление линий определяется по правилу: вне источника поля (например, постоянного магнита) они направлены от северного полюса (N) к южному (S), а внутри источника — от южного (S) к северному (N), замыкаясь.

Ответ: Линиями магнитной индукции называют воображаемые замкнутые линии, касательные к которым в каждой точке пространства совпадают с направлением вектора магнитной индукции $\vec{B}$, а густота этих линий характеризует модуль вектора магнитной индукции.

4. В каком случае магнитное поле называют однородным, а в каком — неоднородным?

Магнитное поле называют однородным, если вектор магнитной индукции $\vec{B}$ одинаков во всех точках рассматриваемой области пространства. Это означает, что вектор $\vec{B}$ имеет одно и то же значение (модуль) и одно и то же направление в любой точке этой области. Графически однородное поле изображается с помощью параллельных, прямых и равноудаленных друг от друга линий магнитной индукции. Хорошим примером области с практически однородным магнитным полем является пространство внутри длинного соленоида (вдали от его краев) или между полюсами подковообразного магнита.

Магнитное поле называют неоднородным, если вектор магнитной индукции $\vec{B}$ в разных точках пространства различен. Различие может быть как в модуле, так и в направлении вектора, или и в том, и в другом одновременно. Линии магнитной индукции в неоднородном поле являются искривленными и/или расположены на разном расстоянии друг от друга. Поля постоянных магнитов, проводников с током (за исключением идеализированных случаев) являются неоднородными.

Ответ: Магнитное поле называют однородным, если вектор магнитной индукции $\vec{B}$ во всех его точках одинаков по модулю и направлению. Если же вектор $\vec{B}$ изменяется от точки к точке (по модулю, направлению или обоим параметрам), поле называют неоднородным.

5. Как зависит сила, действующая в данной точке магнитного поля на магнитную стрелку или движущийся заряд, от магнитной индукции в этой точке?

Движущийся заряд

Сила, действующая на движущийся в магнитном поле электрический заряд, называется силой Лоренца. Модуль этой силы $F_Л$ определяется по формуле: $F_Л = |q|vB\sin\alpha$, где $|q|$ — это модуль заряда, $v$ — его скорость, $B$ — модуль магнитной индукции, а $\alpha$ — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции.

Из этой формулы видно, что при неизменных значениях заряда, скорости и угла между их векторами, сила Лоренца прямо пропорциональна магнитной индукции. Это означает, что если увеличить индукцию магнитного поля в несколько раз, то и сила, действующая на заряд, увеличится во столько же раз.

Ответ: Сила, действующая в данной точке магнитного поля на движущийся заряд, прямо пропорциональна магнитной индукции в этой точке.

Магнитная стрелка

Магнитная стрелка является магнитным диполем, характеризующимся вектором магнитного момента $\vec{p_m}$. В магнитном поле на стрелку действует вращающий момент $M$, который стремится сориентировать её по направлению вектора магнитной индукции $\vec{B}$. Модуль этого момента вычисляется по формуле: $M = p_m B \sin\theta$, где $p_m$ — это модуль магнитного момента стрелки, $B$ — модуль магнитной индукции, а $\theta$ — угол между вектором магнитного момента и вектором магнитной индукции.

Таким образом, ориентирующая "сила", которую мы воспринимаем как поворот стрелки, на самом деле является вращающим моментом. Величина этого момента прямо пропорциональна магнитной индукции. Чем больше индукция поля, тем сильнее стрелка стремится сориентироваться вдоль его линий.

Ответ: Сила (точнее, вращающий момент), действующая в данной точке магнитного поля на магнитную стрелку, прямо пропорциональна магнитной индукции в этой точке.