Matura z fizyki

Matura z fizyki: Magnetyzm

Pole magnetyczne i jego linie, siła Lorentza, ruch cząstki naładowanej w polu, siła elektrodynamiczna na przewodnik, pole przewodnika i solenoidu, reguły wyznaczania kierunku siły.

⚓ Kurs maturalny

Jak magnetyzm pojawia się na maturze?

Magnetyzm jest tematem głównie poziomu rozszerzonego. Zadania wymagają sprawnego stosowania reguł kierunkowych oraz łączenia magnetyzmu z dynamiką (siła dośrodkowa) i energią. Częste są zadania z ruchu cząstki po okręgu oraz z siły na przewodnik. Uważaj na kąt α we wzorach z sinusem.

Poziom: podstawowy i rozszerzony.

Typowe zadania maturalne

Typ zadania z magnetyzmu
Obliczanie promienia toru cząstki w polu magnetycznym.
Wyznaczanie siły działającej na przewodnik z prądem.
Określanie kierunku siły regułą lewej dłoni.
Porównywanie ruchu protonu i elektronu w tym samym polu.

Strategia na egzaminie

  • Zacznij od ustalenia kierunków – narysuj wektory v, B i wyznacz F regułą lewej dłoni.
  • W ruchu po okręgu przyrównaj siłę Lorentza do siły dośrodkowej m·v²/r.
  • Pilnuj kąta α – siła jest maksymalna przy 90° i zerowa przy ruchu równoległym do pola.

Najważniejsze wzory

Siła Lorentza
$$F = q v B \sin\alpha$$
Siła na ruchomy ładunek w polu magnetycznym.
Siła elektrodynamiczna
$$F = B I l \sin\alpha$$
Siła na przewodnik z prądem w polu magnetycznym.
Promień toru
$$r = \frac{m v}{q B}$$
Promień okręgu cząstki w jednorodnym polu.
Okres obiegu
$$T = \frac{2 \pi m}{q B}$$
Okres ruchu po okręgu, niezależny od prędkości.
Pole przewodnika prostego
$$B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r}$$
Indukcja w odległości r od przewodnika.
Pole solenoidu
$$B = \mu_0 \frac{N}{l} I$$
Indukcja wewnątrz zwojnicy o N zwojach.
Warunek ruchu po okręgu
$$q v B = \frac{m v^2}{r}$$
Siła Lorentza jako siła dośrodkowa.
Strumień magnetyczny
$$\Phi = B S \cos\alpha$$
Strumień indukcji przez powierzchnię S.

Najczęściej zadawane pytania

Jak porównać promienie torów dwóch cząstek?

Skorzystaj z r = mv/(qB). Przy tej samej prędkości i polu promień jest proporcjonalny do stosunku masy do ładunku m/q.

Kiedy stosować sin α we wzorze na siłę?

Zawsze, gdy wektor prędkości lub prąd nie są prostopadłe do pola. Dla prostopadłego ułożenia sin 90° = 1 i wzór się upraszcza.

Jak liczyć energię cząstki przyspieszanej napięciem?

Praca pola elektrycznego qU zamienia się w energię kinetyczną: qU = mv²/2, stąd wyznaczasz prędkość przed wejściem w pole magnetyczne.

Dlaczego okres obiegu nie zależy od prędkości?

Bo szybsza cząstka zatacza większy okrąg, ale proporcjonalnie szybciej, więc czas pełnego obiegu T = 2πm/(qB) pozostaje stały.

Potrzebujesz pomocy z fizyką?

Dołącz do kursu online albo umów indywidualne korepetycje. Tłumaczymy fizykę prosto — krok po kroku, aż zrozumiesz.

👨‍🏫 Zobacz korepetycje 📚 Przejdź do kursu

Zobacz również

Teoria i wzory Magnetyzm — teoria Definicje, prawa i wzory z magnetyzmu. Zadania Zadania z magnetyzmu Rozwiązania krok po kroku. Powiązany dział Prąd elektryczny Przejdź do teorii prądu elektrycznego. Powiązany dział Indukcja elektromagnetyczna Przejdź do teorii indukcji elektromagnetycznej. Powiązany dział Elektrostatyka Przejdź do teorii elektrostatyki.