Контрольна робота «Електромагнітна магнітна «

Контрольная работа

по теме «Электромагнитная индукция»

 

ВАРИАНТ

 

Задание 1 (1,5 балла). Вектормагнитной индукции однородного магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости рамки площадью 150 см². Каков модуль вектора, если магнитный поток через рамку равен 600 мкВб?

Задание 2 (1,5 балла). Какова индуктивность контура, в котором ток 2 А создаёт магнитный поток 40 мВб?

Задание 3 (2 балла). Какой заряд пройдёт через поперечное сечение витка, сопротивление которого 0,05 Ом, при уменьшении магнитного потока внутри витка на 15 мВб?

Задание 4 (3 балла). На рисунке показан график зависимости силы тока от времени в катушке индуктивности на протяжении неболь-шого промежутка времени после замыкания цепи. Какова энергия магнитного поля катушки через   10 мс, если ЭДС самоиндукции в катушке равна    5 В?

Задание 5 (4 балла). В показанной на рисунке цепи ЭДС источника тока равна 36 В, а его внутреннее сопротивление – 1 Ом. Индуктивность катушки равна     1,2 Гн, её электрическим сопротивлением можно пренебречь. При перемещении движка реостата вправо сопротивление реостата уменьшается от 17 Ом до 8 Ом. На сколько изменяется при этом энергия магнитного поля катушки?

Контрольная работа

по теме «Электромагнитная индукция»

 

ВАРИАНТ

 

Задание 1 (1,5 балла). Магнитный поток через замкнутый контур равномерно возрастает от 7 мВб до 25 мВб за 3 с. Какова ЭДС индукции в контуре?

Задание 2 (1,5 балла). Какова энергия магнитного поля катушки с индуктивностью 150 мГн, сила тока в которой равна 4 А?

Задание 3 (2 балла). Магнитный поток, пронизывающий контур проводника, равномерно изменился на 2 Вб так, что ЭДС индукции оказалась равной 5 В. Найдите время изменения магнитного потока и силу индукционного тока, если сопротивление проводника 0,25 Ом.

Задание 4 (3 балла). Энергия магнитного поля короткозамкнутой сверхпроводящей катушки уменьшается вследствие электрического сопротивления контактов цепи на 0,1% за 10 мин. Каково сопротив-ление контактов, если индуктивность катушки 8 Гн?

Задание 5 (4 балла). К источнику постоянного тока подключают параллельно две катушки и замыкают цепь. На рисунке показаны графики зависимости силы тока в каждой из катушек от времени на протяжении небольшого промежутка времени после включения. Найдите ЭДС самоин-дукции в катушках и индуктивность второй катушки, если индуктив-ность первой катушки равна 0,8 Гн.

Контрольная работа

по теме «Электромагнитная индукция»

 

ВАРИАНТ

 

Задание 1

(1,5 балла). Какова ЭДС индукции в горизонтальном стержне длиной 20 см, падающем со скоростью 2 м/с в однородном магнитном поле с индукцией 50 мТл? Вектор магнитной индукции поля направлен горизонтально, под прямым углом к стержню.

Задание 2 (1,5 балла). Какая ЭДС самоиндукции возникает в катушке с индуктивностью 60 мГн при равномерном изменении силы тока на 12 А за 1 с?

Задание 3 (2 балла). Алюминиевое кольцо расположено в одно-родном магнитном поле так, что его плоскость перпендикулярна вектору магнитной индукции. Диаметр кольца 25 см, толщина провода кольца 2 мм. Определить скорость изменения магнитной индукции со временем, если при этом в кольце возникает индукци-онный ток 12 А.

Задание 4 (3 балла). Катушку с индуктивностью 0,7 Гн, сила тока в которой равна 2 А, замкнули накоротко. Через какое время сила тока в ней уменьшится на 0,01 А, если электрическое сопротивление катушки равно 10 Ом?

Задание 5 (4 балла). В цепи, показанной на рисунке, катушка, содержащая 200 витков провода, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен вдоль оси катушки.

Ключ разомкнут, заряд конденсатора равен 6 нКл. Какой должна быть скорость изменения магнитного поля, чтобы после замыкания ключа в цепи не возник электрический ток? Ёмкость конденсатора равна 0,5 мкФ, площадь сердечника катушки – 2,5 см².

Контрольная работа

по теме «Электромагнитная индукция»

 

ВАРИАНТ

 

Задание 1 (1,5 балла). Линии магнитной индукции однородного магнитного поля образуют угол 60^о с вертикалью. Найдите магнитный поток через горизонтальную квадратную проволочную рамку со стороной 5 см, если модуль вектора магнитной индукции равен
60 мТл.

Задание 2 (1,5 балла

). При какой силе тока энергия магнитного поля катушки с индуктивностью 0,6 Гн равна 2,7 Дж?

Задание 3 (2 балла). Короткозамкнутая катушка, состоящая из 1000 витков, помещена в магнитное поле, линии индукции которого направлены вдоль оси катушки. Индукция магнитного поля меняется со скоростью 5·10^–3 Тл/с. Площадь поперечного сечения катушки
40 см², сопротивление катушки 160 Ом. Найдите мощность тепловых потерь.

Задание 4 (3 балла). Катушку с индуктив-ностью 0,4 Гн, по которой шёл ток, замкнули накоротко. На рисунке показан график зависимос-ти силы тока в катушке от времени. Какое коли-чество теплоты выделилось в катушке за первые 20 мс после замыкания?

Задание 5 (4 балла). Какова энергия магнитного поля катушки в показанной на рисунке цепи, если ЭДС источника тока 18 В, его внутреннее сопротивление 1,5 Ом, а сопротивление каждого из резисторов 3 Ом? Индуктивность катушки равна 0,9 Гн, а её электрическим сопротивлением можно пренебречь.

Контрольная работа

по теме «Электромагнитная индукция»

 

ВАРИАНТ

 

Задание 1 (1,5 балла). При равномерном возрастании магнитного потока через катушку в ней возникает ЭДС индукции 80 мВ.

На сколько увеличивается магнитный поток через катушку за 5 с?

Задание 2 (1,5 балла). Найдите индуктивность катушки, в которой при равномерном изменении силы тока на 6 А за 120 мс возникает ЭДС самоиндукции 4 В.

Задание 3 (2 балла). В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл находится виток площадью 10 см², расположенный перпенди-кулярно линиям индукции. Сопротивление витка 2 Ом. Какой заряд протечёт по витку при выключении поля?

Задание 4 (3 балла). На сколько изменится за 50 мс индукция магнитного поля в сердечнике катушки из 300 витков, если в катушке возникает ЭДС индукции 2 В? Радиус сердечника катушки 1 см.

Задание 5 (4 балла). В цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока 12 В, его внутреннее сопротивление 1,5 Ом, индуктивность катушки равна 0,3 Гн, а её электрическое сопротивление – 3 Ом. При перемещении движка рео-стата влево сопротивление реостата увеличивается от 1,5 Ом до
7,5 Ом. На сколько изменяется при этом энергия магнитного поля катушки?

Контрольная работа

по теме «Электромагнитная индукция»

 

ВАРИАНТ

 

Задание 1 (1,5 балла). Вертикальный стержень длиной 40 см движется со скоростью 1 м/с в горизонтальном направлении перпен-дикулярно горизонтальным линиям магнитной индукции однородного магнитного поля. Какова ЭДС индукции в стержне, если магнитная индукция поля равна 75 мТл?

Задание 2 (1,5 балла). При силе тока в катушке 1,5 А энергия магнитного поля равна 0,45 Дж. Найдите индуктивность катушки.

Задание 3 (2 балла). В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл расположен плоский проволочный виток так, что его плоскость перпендикулярна линиям индукции. Виток замкнут на гальванометр. При повороте витка через гальванометр протёк заряд 9,5·10

–3 Кл. На какой угол повернули виток? Площадь витка 10³ см², сопротивление витка 2 Ом.

Задание 4 (3 балла). Магнитная индукция однородного магнитно-го поля в сердечнике короткозамкнутой катушки из 500 витков изме-няется со скоростью 0,6 Тл/с. Найдите силу тока в катушке, если её электрическое сопротивление 40 Ом, а радиус сердечника 2 см.

Задание 5

(4 балла). Короткозамкнутая катушка, состоящая из 1000 витков, помещена в магнитное поле, линии индукции которого направлены вдоль оси катушки. Индукция магнитного поля меняется со скоростью 5·10^–3 Тл/с. Площадь поперечного сечения катушки
40 см², сопротивление катушки 160 Ом. Найдите мощность тепловых потерь.

Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Индуктивность. ЭДС самоиндукции — Мегаобучалка

Магнитным потоком (потоком вектора магнитной индукции ) сквозь контур называют физическую величину

,

где S – площадь поперечного сечения контура, φ – угол между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к площадке S.

Явление электромагнитной индукции – это явление возникновения в контуре ЭДС индукции при всяком изменении магнитного потока Ф сквозь поверхность, охватываемую контуром.

Закон электромагнитной индукции: ЭДС индукции в контуре пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока Ф сквозь поверхность, натянутую на этот контур

.

Правило Ленца: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

Изменение магнитного потока может достигаться изменением тока в самом контуре (явление самоиндукции). Тогда ЭДС самоиндукции будет равным

,

где L – индуктивность проводника.

Индуктивность соленоида ,

n – число витков на единицу длины соленоида, l – длина соленоида, S – площадь поперечного сечения.

Энергия магнитного поля, созданного проводником с током I и индуктивности L равна:

.

Изменение магнитного потока может достигаться также изменением тока в соседнем контуре (явление взаимной индукции). При этом

,

где – взаимная индуктивность контуров.

 

430. Проводник длины l = 50 см с током силы I = 15 А находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,2 Тл. Вектор магнитной индукции составляет с проводником угол α = 30°. Определите работу А, которая была совершена внешней силой при перемещении проводника на расстояние d = 60 см в направлении, перпендикулярном магнитному полю.

431. Виток изолированного провода перегибают, придавая ему вид «восьмерки», и помещают в однородное магнитное поле, так, что плоскость «восьмерки» перпендикулярна направлению поля. Длина провода l = 90 см. Петли «восьмерки» можно считать окружностями с отношением радиусов R₁/R₂ = 1:2. Какой ток пройдет по проводу, если поле будет убывать с постоянной скоростью 5 Тл/с? Сопротивление витка R = 0,05 Ом.

432. В однородном магнитном поле с индукцией B = 2 Тл расположен проволочный виток так, что плоскость перпендикулярна магнитному полю. Площадь, охватываемая контуром витка, равна S = 50 см². Виток замкнут на гальванометр. При повороте витка на угол φ = 90^o через гальванометр проходит заряд, равный q = 4·10^-3Кл. Найти сопротивление витка.

433. Скорость летящего горизонтально самолета υ = 1100 км/ч. Определите разность потенциалов Δφ, возникающую между концами крыльев этого самолета, если вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли равна В = 0,5·10^-4Тл, а размах крыльев самолета l = 15 м.

434. В однородном магнитном поле с индукцией B = 0,05 Тл равномерно вращается вокруг вертикальной оси горизонтальный стержень длиной l = 0,75 м. Ось вращения проходит через конец стержня параллельно линиям магнитной индукции. Определите число оборотов в секунду, при котором на концах стержня возникает разность потенциалов Δφ = 0,2 В.

435. Какой вращающий момент испытывает рамка с током I = 10 А при помещении ее в однородное магнитное поле с магнитной индукцией B = 0,5 Тл, если рамка содержит N = 50 витков площадью S = 20 см², а ее нормаль образует с вектором индукции магнитного поля угол α = 30^o?

436. Квадратная рамка с током I₁ = 1 А расположена в одной плоскости с длинным прямым проводником, по которому течет ток I₂ = 7 А. Сторона рамки a = 10 см. Проходящая через середины противоположных сторон ось рамки параллельна проводу и отстоит от него на расстоянии, которое в два раза больше стороны рамки. Найти механическую работу, которую нужно совершить для поворота рамки вокруг оси на 180^o, если токи поддерживают неизменными.

437. Катушка длиной l = 70 см и диаметром d = 2 см содержит N = 600 витков. По катушке течет ток I = 5 A. Определите: индуктивность катушки, магнитный поток, пронизывающий площадь ее поперечного сечения.

438. За время t = 2 мс в соленоиде, содержащем N = 500 витков, магнитный поток изменился с Ф₁ = 15 мВб, до Ф₂ = 5 мВб. Определить ЭДС индукции ε_i в соленоиде.

439. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,5 Тл находится виток площади S = 100 см², расположенный перпендикулярно линиям индукции. Сопротивление витка R = 1 Ом. Какой заряд q пройдет по витку при выключении поля?

440. Энергия магнитного поля в катушке уменьшилась за счет изменения тока в ней в n = 2 раза в течение времени t = 0,1 с. Индуктивность катушки L = 0,24 Гн, первоначальный ток в катушке I₀ = 10 А. Определите ЭДС самоиндукции ε_s в катушке, считая, что сила тока зависит от времени линейно.

441. В однородном магнитном поле с индукцией B = 0,3 Тл равномерно с частотой ν = 360 мин^-1 вращается рамка, содержащая N = 1000 витков, плотно прилегающих друг к другу. Площадь рамки S = 50 см², ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям магнитной индукции. Определить максимальную ЭДС, индуцируемую в рамке.

442. При изменении тока от I₁ = 5 А до I₂ = 10 А в соленоиде, содержащем N = 500 витков, его магнитный поток увеличился на ΔФ = 4·10^-3Вб. Чему равна средняя ЭДС самоиндукции ε_s, возникающая в соленоиде, если изменение тока произошло за время t = 0,05 с.

443. Рамка площадью S = 100 см², из проволоки сопротивлением R = 1 Ом вращается с угловой скоростью ω = 10π рад/с в однородном магнитном поле с магнитной индукцией B = 0,1 Тл. Ось вращения рамки лежит в ее плоскости и перпендикулярна к вектору магнитной индукции. Определить количество теплоты, которое выделяется в рамке за N = 10³ оборотов. Самоиндукцией пренебречь.

444. Определите период Т колебаний контура, в состав которого входят катушка (без сердечника) длины l = 100 см и площади сечения σ = 2 см², имеющая N = 1000 витков, и воздушный конденсатор, состоящий из двух пластин площади S = 50 см² каждая. Расстояние между пластинами конденсатора равно d = 5 мм. Активное сопротивление контура пренебрежимо мало.

445. Четыре одинаково заряженных конденсатора емкостью С = 25 мкФ каждый соединяют в батарею и подключают к катушке, активное сопротивление которой R =10 Ом и индуктивность L = 0,05 Гн. Во сколько раз будут отличаться периоды затухающих колебаний, если конденсаторы один раз соединены параллельно, а второй — последовательно?

446. Ток в колебательном контуре зависит от времени по закону I(t) = I₀sinω₀t, где I₀= 16 мА, ω₀= 4·10⁴c^-1. Емкость конденсатора С = 2 мкФ. Определите индуктивность L контура и напряжение U на конденсаторе в момент времени t = 0. Активное сопротивление контура пренебрежимо мало.

447. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности L = 1,6 мГн и конденсатора емкости С = 0,04 мкФ. Максимальное напряжение на обкладках конденсатора U_max = 200 В. Определите максимальную силу тока I_max в контуре. Активное сопротивление контура пренебрежимо мало.

448. Последовательно соединенные резистор с сопротивлением R = 110 Ом и конденсатор подключены к внешнему переменному напряжению с амплитудным значением U_m = 110 В. Оказалось, что амплитудное значение установившегося тока в цепи I_m = 0,5 А. Определите разность фаз между током и внешним напряжением.

449. Уравнение изменения величины тока в колебательном контуре со временем дается в виде I = 0,5sin100πt А. Индуктивность контура L = 0,5 Гн. Найти период колебаний, емкость контура, максимальную разность потенциалов на обкладках конденсатора, максимальную энергию электрического поля.

450. Конденсатор емкостью С = 4,6 нФ соединен с катушкой индуктивности L = 25 мкГн с сопротивлением R = 5 Ом. Определите резонансную частоту контура.

451. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности L = 0,4 Гн и конденсатора емкостью С = 0,5 мкФ. Конденсатор зарядили до напряжения U₀ = 4 В. Какими будут ток, напряжение и заряд в моменты времени, когда отношения энергии электрического и магнитного поля равны 0, ½?

452. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С = 3 мкФ и катушки индуктивностью L = 0,2 Гн и сопротивлением R = 12 Ом. Определить логарифмический декремент затухания колебаний.

453. Определить активное сопротивление колебательного контура, индуктивность которого L = 1 Гн, если через t = 0,1 с амплитудное значение разности потенциалов на обкладках конденсатора уменьшилось в 4 раза.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1990-2002.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. — М.: Наука, 1977-1989, т. 2.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1977-1990, т. 3.

4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2001-2002.

5. Наркевич И.И., Волмянский Э.И., Лобко С.И. Физика для втузов. Т. 1. – Мн.: Вышэйшая школа, 1992-1994.

6. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. — М.: Наука, 1972-1974, т. 1-3; — Киев: Днiпро, 1994, т. 2.

7. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – М.: Наука, 1973-1990; СПб: Спец. лит., Лань, 1999.

8. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1981, 1988.

9. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. – М.: Наука, 1982, 1988, 2001.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Предисловие. 3

 

Рабочая программа курса физики. 4

 

Методические указания по выполнения контрольных работ. 8

 

Правила оформления титульного листа. 10

 

Варианты контрольной работы.. 11

 

Задачи контрольной работы и для самостоятельного решения. 12

 

Рекомендуемая литература. 39

 

электрических цепей — Как работает индуктор?

спросил 1 год, 4 месяца назад

Изменено 1 год, 4 месяца назад

Просмотрено 95 раз

$\begingroup$

Интересно, как индуктор сопротивляется изменяющемуся магнитному полю, вся информация, которую я искал, говорила, что в момент, когда индуктор подключен к аккумулятору, тока нет. Это действительно сбивает меня с толку, отсутствие тока означает отсутствие магнитного поля, однако для создания магнитного поля, которое сопротивляется изменениям магнитного потока, в начале должно быть магнитное поле внутри индуктора. Поэтому я думаю, что максимальный ток должен протекать через дроссель в момент включения, тогда для компенсации этого тока создается магнитное поле, сопротивляющееся изменению. Но, похоже, это не так.

• электрические цепи
• электромагнитные индукционные
• индуктивные

$\endgroup$

$\begingroup$

Подумайте об этом так: магнитное поле накапливает энергию. Следовательно, чтобы создать магнитное поле, вы должны каким-то образом доставить энергию в систему. В случае катушки индуктивности единственным входом в систему, которая может передать эту энергию, является электрическая мощность, подаваемая на катушку индуктивности ($I\times V$).

И если предоставляемая мощность не бесконечна, то накопленная энергия может изменяться только с конечной скоростью. Поэтому магнитное поле может изменяться только с конечной скоростью. Поэтому ток может изменяться только с конечной скоростью.

для создания магнитного поля, сопротивляющегося изменениям магнитного потока,

Не магнитное поле сопротивляется изменениям потока. Тот простой факт, что магнитное поле накапливает энергию, гарантирует, что магнитное поле не может измениться мгновенно, не обеспечив бесконечное питание устройства.

Поэтому я думаю, что максимальный ток должен протекать через дроссель в момент включения,

Большой ток через индуктор подразумевает большое магнитное поле в сердечнике. Вы должны рассмотреть, откуда взялась энергия для создания этого магнитного поля?

Магнитное поле может нарастать только медленно, потому что вы можете обеспечить энергию для формирования поля только с конечной скоростью (т. е. с конечной мощностью)

$\endgroup$

5

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

электромагнетизм — Сомнение в расчете ЭДС из-за самоиндукции и взаимной индуктивности

$\begingroup$

При нахождении ЭДС, наведенной в катушке индуктивности за счет как самоиндукции, так и взаимной индуктивности, суммируются ЭДС за счет обоих этих вкладов. Однако у меня есть сомнения относительно их суммирования.

ЭДС самоиндукции равна отрицательной величине изменения чистого магнитного потока, проходящего через индуктор, который пропорционален скорости изменения тока в его обмотках. Когда помимо самоиндукции имеется взаимная индукция, то изменяется поток через индуктор, что также изменяет ток в обмотках индуктора. Учитывая эти факты, я не понимаю, почему чистый поток через индуктор не равен ЭДС самоиндукции.

• электромагнетизм
• электрические цепи
• электромагнитная индукция
• индуктивность

$\endgroup$

5

$\begingroup$

Как предложил Ян, ваше предложение о самоиндукции

ЭДС самоиндукции равна отрицательной величине изменения чистого магнитного потока, проходящего через индуктор

неверно. Правильное предложение об ЭДС и чистом магнитном потоке через индуктор:

• Суммарная ЭДС равна отрицательной величине изменения суммарного чистого магнитного потока $\Psi_i = N_i \Phi_i$, проходящего через катушку. индуктор, $N_1$ количество витков индуктора. Затем вы можете использовать линейность задачи, чтобы различать вклады самоиндукции и взаимной индукции

  $\Phi_{i} = \Phi_{ii} + \sum_{k \ne i} \Phi_{ik}$

  чтобы можно было получить зависимость между ЭДС в обмотке (или наоборот падением напряжения) и полным магнитным потоком проходящим через нее

  $v_i = \dfrac{d \Psi_i}{dt} = N_i \dfrac{d\Phi_{ii}}{dt} + N_i \sum_{k \ne i} \dfrac{d\Phi_{ik}}{ дт}$

  Затем вы можете записать каждый вклад потока как функцию токов в наборе катушек индуктивности вашей задачи, как показано в https://basics.altervista.org/test/Physics/EM/ Magnetic_circuits_transformer.html.

Более подробный вывод ниже, включая симметрию коэффициентов взаимной индукции и энергетический баланс.