Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:
Ćwiczenie 1

Znasz zapewne co najmniej jedną regułę określania zwrotu siły Lorentza działającej na poruszającą się cząstkę w polu magnetycznym. Są to reguły mnemotechniczne, których stosowanie związane jest z określonymi wadami.
- Trzeba zapamiętać, który palec (palce), której dłoni, jest przypisany do jednego z trzech wektorów w tej regule.
- Nie zawsze jest wygodnie ułożyć dłoń zgodnie z rysunkiem - czasem trzeba ją nieźle wykręcić - nierzadko zaburza to wynik.
- Na sprawdzianie często brakuje czasu na odłożenie długopisu i uruchomienie palców albo ręki.
- Nadmierne manipulowanie dłonią może podczas sprawdzianu wzbudzić podejrzenia o chęć porozumienia się z siedzącą obok osobą.

Tymczasem każdy człowiek jest obdarzony wyobraźnią przestrzenną, która odpowiednio wyćwiczona zastępuje użycie dłoni czy palców.

RytQ4J6DuqY4I
(a) Układ wektorów korzystny dla użycia lewej ręki
(b) Układ wektorów korzystny dla użycia prawej ręki
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Spróbuj się nauczyć
1. Rozpoznaj płaszczyznę wyznaczoną przez prędkość i pole magnetyczne - to ta szara na rysunkach.
2. Uzupełnij sobie w wyobraźni obraz jeszcze jedną płaszczyzną - to ta jaśniejsza na rysunkach.
3. Wyobraź sobie taki obrót: wektor pola pozostaje nieruchomy a wektor prędkości chcesz jak najszybciej nałożyć na wektor pola.
4. Każdemu takiemu obrotowi przypisz zwrot siły i zapamiętaj to przypisanie. Jeśli chcesz korzystać z reguły śruby prawoskrętnej, to ją sobie wyobraź na chwilę.

Sprawdź, czy potrafisz
Przeanalizuj każdy schemat - czy przedstawia on siłę Lorentza działającą na cząstkę naładowaną dodatnio czy ujemnie?
Staraj się jak najmniej używać dłoni czy palców - wytęż wzrok i uruchom wyobraźnię.

RTKCOSiQHH3Ef
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
RaLEdKky1OR9l
Wskaż wszystkie schematy na ilustracji, na których prawidłowo pokazana jest siła Lorentza działająca na cząstkę dodatnio naładowaną. Możliwe odpowiedzi: 1. a, 2. b, 3. c, 4. d, 5. e, 6. f
RH12XrQZEPfkD
Ćwiczenie 1
Znasz zapewne co najmniej jedną regułę określania zwrotu siły Lorentza działającej na poruszającą się cząstkę w polu magnetycznym. Są to reguły mnemotechniczne, których stosowanie związane jest z określonymi wadami. - Trzeba zapamiętać, który palec (palce), której dłoni, jest przypisany do jednego z trzech wektorów w tej regule. - Nie zawsze jest wygodnie ułożyć dłoń zgodnie z rysunkiem - czasem trzeba ją nieźle wykręcić - nierzadko zaburza to wynik. - Na sprawdzianie często brakuje czasu na odłożenie długopisu i uruchomienie palców albo ręki. - Nadmierne manipulowanie dłonią może podczas sprawdzianu wzbudzić podejrzenia o chęć porozumienia się z siedzącą obok osobą. Tymczasem każdy człowiek jest obdarzony wyobraźnią przestrzenną, która odpowiednio wyćwiczona zastępuje użycie dłoni czy palców. Wyobraź sobie sześcian, z którego usunięto wszystkie ściany z wyjątkiem dwóch: dolnej i bocznej z lewej strony. Wzdłuż krawędzi tych ścian sześcianu narysowano trzy wektory o wspólnym początku. Wzdłuż przedniej krawędzi dolnej ściany leży poziomy wektor prędkości cząstki naładowanej, który skierowany jest w prawo i oznaczony literą małe v ze strzałką nad nią. Wzdłuż lewej krawędzi dolnej ściany leży poziomy wektor indukcji magnetycznej, który skierowany jest od nas i oznaczony literą wielkie B ze strzałką nad nią. Siła Lorentza działająca na cząstkę naładowaną dodatnio ma kierunek prostopadły do obu wektorów, leży więc na przedniej, pionowej krawędzi bocznej ściany. Jej zwrot określamy wykonując taki obrót: wektor indukcji magnetycznej pozostaje nieruchomy, a wektor prędkości chcesz jak najszybciej nałożyć na wektor indukcji magnetycznej. Jeśli przy tym wyobrazisz sobie, że kręcisz nakrętką od słoika, to ruch zgodny z kierunkiem ruchu wskazówek zegara oznacza dokręcanie nakrętki i wektor siły skierowany jest w dół. Gdy trzeba wykonać obrót w przeciwną stronę, nakrętkę odkręcamy i wektor siły skierowany jest w górę. W naszym przypadku wektor siły skierowany jest w górę. W przypadku cząstki naładowanej ujemnie wektor siły Lorentza skierowany będzie przeciwnie niż dla ładunku dodatniego. Przeanalizuj następujące przypadki i wskaż te, w których prawidłowo pokazana jest siła Lorentza działająca na cząstkę naładowaną dodatnio. Możliwe odpowiedzi: 1. Widoczne są dwie ściany sześcianu: górna i lewa boczna. Poziomy wektor prędkości leży wzdłuż przedniej krawędzi górnej ściany i skierowany jest w prawo. Poziomy wektor indukcji magnetycznej leży wzdłuż lewej krawędzi górnej ściany i skierowany jest od nas. Wektor siły leży wzdłuż przedniej krawędzi bocznej ściany i skierowany jest w dół., 2. Widoczne są dwie ściany sześcianu: dolna i lewa boczna. Poziomy wektor prędkości leży wzdłuż przedniej krawędzi dolnej ściany i skierowany jest w prawo. Poziomy wektor indukcji magnetycznej leży wzdłuż prawej krawędzi dolnej ściany i skierowany jest od nas. Wektor siły leży wzdłuż przedniej krawędzi bocznej ściany i skierowany jest do góry., 3. Widoczne są dwie ściany sześcianu: dolna i prawa boczna. Poziomy wektor prędkości leży wzdłuż prawej krawędzi dolnej ściany i skierowany jest od nas. Poziomy wektor indukcji magnetycznej leży wzdłuż przedniej krawędzi dolnej ściany i skierowany jest w lewo. Wektor siły leży wzdłuż przedniej krawędzi bocznej ściany i skierowany jest do góry., 4. Widoczne są dwie pionowe ściany sześcianu: tylna i lewa boczna. Poziomy wektor prędkości leży wzdłuż górnej krawędzi tylnej ściany i skierowany jest w prawo. Pionowy wektor indukcji magnetycznej leży wzdłuż lewej krawędzi tylnej ściany i skierowany jest w dół. Wektor siły leży wzdłuż górnej krawędzi lewej ściany i skierowany jest do nas., 5. Widoczne są dwie ściany sześcianu: dolna i prawa boczna. Pionowy wektor prędkości leży wzdłuż przedniej krawędzi bocznej ściany i skierowany jest do góry. Poziomy wektor indukcji magnetycznej leży wzdłuż dolnej krawędzi bocznej ściany i skierowany jest od nas. Wektor siły leży wzdłuż przedniej krawędzi dolnej ściany i skierowany jest w lewo., 6. f. Widoczne są dwie ściany sześcianu: dolna i lewa boczna. Poziomy wektor prędkości leży wzdłuż przedniej krawędzi dolnej ściany i skierowany jest w prawo. Pionowy wektor indukcji magnetycznej leży wzdłuż przedniej krawędzi bocznej ściany i skierowany jest do góry. Wektor siły leży wzdłuż dolnej krawędzi bocznej ściany i skierowany jest od nas.
R1Ieo9gUhtKPo
Ćwiczenie 2
Zamknięty kołowy obwód elektryczny umieszczono w spoczynku w jednorodnym polu magnetycznym, niezmiennym w czasie. Linie pola są prostopadłe do powierzchni obwodu.
Wskaż czynnik, który wystarczy zmienić na przeciwny, by uzyskać przepływ prądu indukcyjnego w tym obwodzie. Możliwe odpowiedzi: 1. Otworzyć obwód., 2. Wprawić obwód w ruch postępowy., 3. Zastąpić pole innym, niejednorodnym., 4. Wywołać zmianę w czasie indukcji lub kierunku jednorodnego pola magnetycznego.
1
Ćwiczenie 3
R13DmFBmVLBzG
Na rysunku pokazano metalową, prostokątną ramkę ułożoną poziomo. Ramka nie ma krótszego, prawego boku. Na dłuższych krawędziach ramki leży metalowy pręt, który można przesuwać w lewo lub w prawo. Ramka znajduje się w polu magnetycznym o liniach prostopadłych do płaszczyzny rysunku i skierowanych przed płaszczyznę, co symbolizują kółka z kropka w środku. Do pręta przyłożony jest poziomy wektor prędkości skierowany w prawo i oznaczony literą małe v ze strzałką nad nią.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
R1QSWIVhYjfou
Rozważ układ pokazany na rysunku. Ramka, której jeden bok można przesuwać znajduje się w jednorodnym polu magnetycznym skierowanym prostopadle do powierzchni ramki, do nas. W zdaniach poniżej wybierz właściwe zakończenia.

a) Gdy bok ramki jest przesuwany, to ruch ładunku w obwodzie spowodowany jest przez siłę magnetyczną/elektryczną.

b) Gdy bok ramki jest nieruchomy, a zmienia się pole magnetyczne, to ruch ładunku w obwodzie spowodowany jest przez siłę magnetyczną/elektryczną.
1
Ćwiczenie 4

Wróćmy do omawianego w animacji metalowego pierścienia poruszającego się w polu magnetycznym. Niech teraz pierścień porusza się w polu jednorodnym, zgodnie z liniami pola. Czy w pierścieniu popłynie prąd? Wybierz odpowiedź na to pytanie wraz z uzasadnieniem.

RKV25KbYABsRC
W pierścieniu popłynie / nie popłynie prąd
RimJeVQ68PeI8
ponieważ 1. na elektrony działa siła magnetyczna, 2. na elektrony działa siła elektryczna, 3. na elektrony działa siła magnetyczna w kierunku prostopadłym do przewodnika, 4. na elektrony nie działa ani siła magnetyczna ani siła elektryczna
R1LDkrAFz9TA7
ponieważ... Możliwe odpowiedzi: 1. na elektrony nie działa ani siła magnetyczna ani siła elektryczna, 2. na elektrony działa siła elektryczna, 3. na elektrony działa siła magnetyczna, 4. na elektrony działa siła magnetyczna w kierunku prostopadłym do przewodnika
1
Ćwiczenie 5

Jeszcze raz pierścień poruszający się w jednorodnym polu magnetycznym. Ale tym razem pierścień przesuwany jest tak, że wektor prędkości tworzy stały, ostry kąt z liniami pola. Na rysunku poniżej przedstawiono, podobnie jak w animacji, poprzeczny przekrój pierścienia:

R12wV0TwSLVtj
Na rysunku znajdują się poziome linie pola magnetycznego ze strzałkami skierowanymi w prawo. Narysowano poprzeczny przekrój pierścienia ustawionego w płaszczyźnie prostopadłej do linii pola. W miejscach, gdzie pierścień przebija płaszczyznę rysunku narysowano dwa kółka, jedno na górze, drugie pod nim. Kółka połączone są pionowym, szarym paskiem. Do obu kółek przyłożone są dwa wektory prędkości skierowane ukośnie w gorę i w prawo. Wektory oznaczone są literą małe v ze strzałką nad nią.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
R9l3JUQHHVkrH
Czy w pierścieniu popłynie prąd? Wybierz odpowiedź na to pytanie wraz z uzasadnieniem. W pierścieniu popłynie / nie popłynie prąd
RbCclf5arkX2n
ponieważ 1. na elektrony nie działa ani siła magnetyczna ani siła elektryczna, 2. na elektrony działa siła elektryczna, 3. na wszystkie elektrony działa siła magnetyczna w kierunku prostopadłym do przewodnika, 4. przewodnik przecina linie pola magnetycznego, 5. na wszystkie elektrony działa siła magnetyczna o tym samym kierunku i zwrocie
R1Wzw3NrbX6fQ
ponieważ... Możliwe odpowiedzi: 1. na wszystkie elektrony działa siła magnetyczna o tym samym kierunku i zwrocie, 2. na elektrony nie działa ani siła magnetyczna ani siła elektryczna, 3. na elektrony działa siła elektryczna, 4. przewodnik przecina linie pola magnetycznego, 5. na wszystkie elektrony działa siła magnetyczna w kierunku prostopadłym do przewodnika
1
Ćwiczenie 6
R14ZW4bvFjSPF
Na rysunku znajduje się magnes sztabkowy w kształcie walca. Przerywaną linią narysowano poziomą oś symetrii walca. Na lewo od magnesu znajduje się metalowy pierścień leżący w płaszczyźnie prostopadłej do osi walca. Środek pierścienia leży na osi. Nad pierścieniem narysowano łuk zakończony strzałką, wskazującą kierunek obrotu pierścienia przeciwny do ruchu wskazówek zegara, gdy patrzymy od prawej strony.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
RFl9Yp4v2TRVA
Metalowy pierścień umieszczono w pobliżu jednego z biegunów magnesu sztabkowego, jak pokazano na powyższym rysunku. Po wprawieniu pierścienia w ruch wokół osi symetrii, elektrony (oraz jony sieci krystalicznej) w pierścieniu poruszają się wraz z pierścieniem. Czy w takiej sytuacji popłynąłby prąd? Wybierz odpowiedź na to pytanie wraz z uzasadnieniem. W pierścieniu popłynie / nie popłynie prąd
Rl08zIWPt57Sy
ponieważ 1. na wszystkie elektrony działa siła magnetyczna o tym samym kierunku, 2. na elektrony nie działa ani siła magnetyczna ani siła elektryczna, 3. na elektrony działa siła elektryczna, 4. na wszystkie elektrony działa siła magnetyczna w kierunku prostopadłym do przewodnika
R1AIsXXjRKTSk
ponieważ... Możliwe odpowiedzi: 1. na wszystkie elektrony działa siła magnetyczna w kierunku prostopadłym do przewodnika, 2. na elektrony nie działa ani siła magnetyczna ani siła elektryczna, 3. na elektrony działa siła elektryczna, 4. na wszystkie elektrony działa siła magnetyczna o tym samym kierunku
1
Ćwiczenie 7
R1JootlFIgGND
Wyobraź sobie plastikową tarczę z przytwierdzonymi równomiernie wzdłuż obwodu metalowymi kuleczkami. Tarcza osadzona jest poziomo na pionowej osi, tak że może swobodnie się obracać. Teraz metalowe kuleczki ładujemy - każdą takim samym ładunkiem dodatnim i umieszczamy całość pomiędzy cewkami Helmholtza (które, działając, wytwarzają jednorodne pole magnetyczne o wektorze indukcji skierowanym pionowo). Wybierz właściwe uzupełnienia zdania: Podczas włączania pola magnetycznego (zasilenia cewek Helmholtza) Tarcza zacznie się obracać / pozostanie nieruchoma
RESeMo7M6MdUU
ponieważ 1. pole magnetyczne nie działa na nieruchome ładunki., 2. zmienne pole magnetyczne wytworzy wirowe pole elektryczne,
które oddziałując na naładowane kulki wytworzy niezerowy
moment siły, wprawiający tarczę w ruch., 3. na naładowane kulki działa siła elektryczna, ale skoro
wytworzone pole elektryczne jest jednorodne, to na tarczę
nie będzie działał żaden wypadkowy moment siły
R9WoJZLexJLPb
ponieważ... Możliwe odpowiedzi: 1. zmienne pole magnetyczne wytworzy wirowe pole elektryczne, które oddziałując na naładowane kulki wytworzy niezerowy moment siły, wprawiający tarczę w ruch., 2. pole magnetyczne nie działa na nieruchome ładunki., 3. na naładowane kulki działa siła elektryczna, ale skoro wytworzone pole elektryczne jest jednorodne, to na tarczę nie będzie działał żaden wypadkowy moment siły.
1
Ćwiczenie 8
R342dfJ6KlP2r
Wybierz właściwą odpowiedź. Kierunek prądu indukcyjnego, który powstanie w kołowym przewodniku, gdy będziesz oddalał ten przewodnik od bieguna północnego magnesu, będzie zgodny/przeciwny z kierunkiem wskazówek zegara. (Patrzysz na przewodnik kołowy od strony magnesu.)
1
Ćwiczenie 9
RN0U6WpTvIdkR
Rozważ ponownie układ pokazany na rysunku z Ćw. 1. i wybierz właściwą odpowiedź. Ramka, której jeden bok można przesuwać znajduje się w jednorodnym polu magnetycznym skierowanym prostopadle do powierzchni ramki, do nas. Przyczyną prądu indukcyjnego, który popłynie w ramce, gdy jej bok będziemy przesuwać w prawo, będzie działanie siły magnetycznej/elektrycznej na swobodne elektrony. Kierunek prądu jest zgodny/przeciwny do kierunku ruchu wskazówek zegara.
Animacja
Dla nauczyciela