Формулы по физике 11 класс: магнитное поле и его характеристики

Магнитное поле создаётся движущимися электрическими зарядами и электрическими токами. Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция, которая определяет силу действия поля на проводники с током и движущиеся заряженные частицы.

Формулы: магнитное поле и его характеристики

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Модуль вектора магнитной индукции	B = F/(I·l·sin(α)) при α = 90°: B = F/(I·l)	B — модуль магнитной индукции, Тл F — модуль силы Ампера, действующей на проводник с током, Н I — сила электрического тока, А l — длина участка проводника, находящегося в магнитном поле, м α — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции, рад
Закон Ампера (сила, действующая на проводник с током в магнитном поле)	F = B·I·l·sin(α) B = F/(I·l·sin(α)) I = F/(B·l·sin(α))	F — модуль силы Ампера, Н B — модуль магнитной индукции, Тл I — сила тока в проводнике, А l — длина проводника в магнитном поле, м α — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции, рад
Модуль силы, действующей на движущийся заряд в магнитном поле (сила Лоренца)	F_Л = \|q\|·v·B·sin(α)	F_Л — модуль магнитной составляющей силы Лоренца, Н q — электрический заряд частицы, Кл v — скорость движения заряженной частицы, м/с B — модуль магнитной индукции, Тл α — угол между векторами скорости частицы и магнитной индукции, рад
Магнитный поток через плоскую поверхность в однородном магнитном поле	Φ = B·S·cos(α)	Φ — магнитный поток через поверхность, Вб B — модуль магнитной индукции, Тл S — площадь поверхности, м² α — угол между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности, рад
Магнитная индукция как сила, действующая на единицу заряда при его движении перпендикулярно полю	B = F_Л/(\|q\|·v)	B — модуль магнитной индукции, Тл F_Л — модуль магнитной составляющей силы Лоренца, Н q — электрический заряд частицы, Кл v — скорость движения частицы перпендикулярно магнитному полю, м/с

Когда какую формулу применять

Для определения магнитной индукции по действию магнитного поля на проводник используйте B = F/(I·l·sin(α)). Если проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции, sin(90°) = 1.
Для расчёта силы Ампера применяйте F = B·I·l·sin(α). Направление силы определяйте по правилу левой руки.
Для расчёта силы, действующей на движущуюся заряженную частицу, используйте формулу силы Лоренца. При движении параллельно магнитному полю сила равна нулю, а при перпендикулярном движении достигает максимума.
Для определения магнитного потока через плоскую поверхность используйте Φ = B·S·cos(α). Не путайте угол между магнитной индукцией и нормалью к поверхности с углом между полем и самой поверхностью.
Перед подстановкой переводите величины в СИ: длину — в метры, площадь — в квадратные метры, заряд — в кулоны, скорость — в метры в секунду. Учитывайте, что модуль силы не бывает отрицательным.

Пример решения задачи

Прямой проводник длиной 20 см расположен перпендикулярно линиям однородного магнитного поля. Сила тока в проводнике равна 5 А. На проводник действует сила Ампера 0,04 Н. Определите магнитную индукцию поля.

Дано:

l = 20 см = 0,2 м

I = 5 А

F = 0,04 Н

α = 90°

B — ?

Решение:

Используем закон Ампера:

F = B·I·l·sin(α)

Выразим магнитную индукцию:

B = F/(I·l·sin(α))

Подставим значения:

B = 0,04/(5·0,2·sin(90°)) = 0,04/1 = 0,04 Тл

Ответ: 0,04 Тл.