task_17143x

Расчетная работа № 1 – 2
для студентов первого курса механико-машиностроительного института УРФУ
«Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях»
Номер варианта совпадает с порядковым номером студента в групповом журнале.
Работа включает задачу, рассматривающую движение заряженной частицы в электрических и магнитном полях. Условие задачи одинаково для всех вариантов, отличаются только числовые значения параметров, списки известных величин и тех, которые требуется определить.
Решения задачи оформляется на листах формата А4 с титульным листом по форме:
ФГАОУ ВПО
«УрФУ имени первого Президента
России Б.Н. Ельцина»
Кафедра физики
Расчетня работа по физике
"Движение заряженных частиц
в электрических и магнитных полях"
Студент(ка)______
Группа__________
№ варианта______
Дата ___________
Преподаватель___
Екатеринбург
Форма решения задач:
1. Номер задачи и ее дословный текст;
2. Краткая запись условия задачи;
3. Решение:
3.1. Запись уравнений с пояснением обозначений;
3.2. Нахождение искомых величин в общем виде;
3.3. Нахождение численных значений искомых величин;
3.4. Графическое представление найденных и используемых функций;
Должна быть построена траектория движения частицы, с указанием,
характеристик полей, сил, скоростей, ускорений.
3.5. Обсуждение полученных результатов;
3.6. Ответ.
Две проводящие сферы с радиусами R1 = 5,00 мм и R2 =4·R1 имеют общий
центр и заряжены отрицательно с одинаковой поверхностной плотностью электрического заряда . Электрон помещают на расстоянии r1 = 2·R1 от центра сфер, откуда он начинает движение под действием электростатического поля E0, создаваемого
сферами.
Когда электрон, пролетев сквозь малое отверстие во внешней сфере, находится на расстоянии r2 = 10,0 см от центра сфер, поле, создаваемое зарядами сфер, исчезает, а электрон влетает в однородное электрическое поле E1 под углом 1 к линиям
поля.
В тот момент, когда электрон пересекает ту же перпендикулярную линиям поля E1 плоскость, с которой началось его движение в однородном поле, он вылетает
из однородного электрического поля и попадает в соленоид, ось которого перпендикулярна линиям однородного электрического поля E1 и лежит в одной плоскости с
траекторией электрона. По обмотке соленоида протекает постоянный ток I, который
создает магнитное поле.
В таблице для каждого варианта приводится набор данных. Следует найти величины, значения которых в таблице отсутствуют и построить траекторию движения электрона в электрических и магнитном полях.
В таблицах углы представлены в градусах, остальные величины – в единицах
СИ. Например: в таблице в колонке pm,10 -15 стоит число 2,01. Это значит, что pm =
2,0110-15 Ам2.
Окончательные результаты округлять до трёх значащих цифр.
При расчётах считать поле внутри соленоида однородным.
Обозначения:
Е0 – модуль напряжённости электростатического поля в начальной точке траектории,
w0 – объёмная плотность энергии электростатического поля в начальной точке траектории,
1 – угол, между вектором скорости электрона при вхождении в однородное электрическое поле и линиями этого поля,
L1 – модуль перемещения в однородном электрическом поле,
ym – максимальное удаление электрона от линии, соединяющей концы траектории в
однородном электрическом поле,
I – сила тока, текущего по обмотке соленоида,
N – число витков обмотки соленоида,
L2 – длина соленоида,
 – число витков траектории электрона внутри соленоида,
pm – магнитный момент движения электрона по траектории внутри соленоида.
2
№
варианта
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
E0,
103
w0 ,
10-5

5,032
45,0
3,497
2,965
3,00
70,0
0,715
7,631
4,274
1,894
6,00
55,0
9,00
70,0
2,701
3,663
3,497
1,271
3,00
50,0
6,00
70,0
1,223
8,084
2,864
2,471
7,00
60,0
10,0
60,0
2,997
5,411
50,0
4,00
5,411
60,0
4,033
2,680
L1,
10-2
7,00
4,00
E1,
103
ym,
10-3
2,426
1,215
2,733
5,330
2,256
1,813
8,724
7,171
3,264
3,037
5,330
7,270
1,813
0,759
7,171
4,362
3,037
2,763
1,215
3,670
3

L2
N
2
3
5
6
3
4
6
2
4
5
6
2
4
5
2
3
5
6
3
4
0,200
500
2,474
1,553
0,600
0,500
1250
250
250
1250
250
500
0,300
0,700
500
500
4,426
4,005
12,36
4,426
2,660
250
0,500
3,764
3,764
1,149
1,569
0,800
2,007
12,36
1,309
0,732
0,200
pm,
10-15
4,005
2,062
1,118
0,400
0,800
I
2,007
0,886