Урок 21. Применение силы Лоренца

РАЗДЕЛ I. Поурочные разработки по физике к учебнику С. В. Громова

Урок 21. Применение силы Лоренца

Цель: показать практическую значимость силы Лоренца.

Ход урока

I. Повторение. Беседа

1. Какую силу называют силой Лоренца?

2. Чему равна сила Лоренца?

3. Что такое электрическое поле?

4. Какое поле называют однородным?

5. В каком случае электрическое поле разгоняет заряженную частицу, а в каком - тормозит?

6. Что такое магнитное поле?

7. Как определить направление магнитной силы Лоренца?

8. Как движется частица в магнитном поле в разных случаях?

Лабораторная работа

Цель: ознакомление с устройством электронной лучевой трубки осциллографа, использование знаний о силе Лоренца для определения скорости движения заряда.

Оборудование: пучкообразный магнит с рассчитанным модулем В магнитной индукции, линейка, осциллограф (электронная лучевая трубка).

Ход работы

1. Установите след электронного луча (светящуюся точку) в центре экрана, вращая ручки вертикального и горизонтального смещения луча осциллографа.

Осторожно прижмите подкову магнита к экрану и измерьте линейкой смещения луча по Y.

2. Зарисуйте положение магнита относительно экрана, начальное и конечное положение луча на экране. Укажите направление линий магнитной индукции между полюсами магнита, определите направление движения электронов.

3. Радиус кривизны найдите по формуле:  где R - радиус кривизны; d - толщина слоя, где действует магнитное поле; I - смещение.

 где q и m — табличные данные.

4. Если известно напряжение между ускоряющими электродами осциллографа, то можно провести оценку

II. Изучение нового материала

Рассмотрим некоторые из многочисленных применений силы Лоренца, которые встречаются в науке и технике.

1. Управление электронным пучком.

Как видно из лабораторной работы, с помощью магнитных полей можно изменить направленное движение электронов.

Впервые управлять электронными лучами научился Дж. Томсон.

2. Определение скорости движения частиц.

3. Действия магнитного поля на движущиеся заряженные частицы используются для преобразования кинетической энергии плазменной струи в электрическую. (МГД-генераторы – магнитно-гидравлические.)

Поток плазмы направляется в поперечное магнитное поле, которое действует на движущиеся заряженные частицы.

F = В · q · x направляет перпендикулярно к скорости их движения. В результате положительные ионы отклоняются вверх, а электроны отрицательные ионы вниз.

Верхний катод электролизуется положительно, а нижний - отрицательно, их выводы являются полюсами генератора. Между электродами ток течет снизу вверх. Происходит уменьшение скорости струи и ее кинетической энергии. В МГД-генераторе кинетическая энергия плазменной струи преобразовывается непосредственно в электрическую энергию.

Совместное использование на тепловых электростанциях гидродинамического метода преобразования энергии и обычных паротурбинных установок позволяет значительно повысить экономическую эффективность электростанций.

4. Определение знака заряда движущейся частицы.

5. Магнитные ловушки.

6. Определение удельного заряда и масс частиц.

7. Ускорители заряженных частиц.

8. Электронный микроскоп.

III. Закрепление изученного

1. Какими методами можно определить скорость заряженных частиц?

2. Как с помощью магнитного поля можно узнать, заряжена ли частица?

3. Опишите принцип действия циклотрона.

Решение задач из учебника 231, 245, 233, 244, 232, 246.

Домашнее задание

П. 55, задачи 234, 248.