Тест по теме:»Электромагнитная индукция.»

Тест 11 (электромагнитная индукция)

Вариант 1

1. Кто открыл явление электромагнитной индукции?

А. X. Эрстед. Б. Ш. Кулон. В. А. Вольта. Г. А. Ампер. Д. М. Фарадей. Е. Д. Максвелл.

2. Выводы катушки из медного провода присоединены к чувствительному гальванометру. В каком из перечисленных опытов гальванометр обнаружит возникновение ЭДС электромагнитной индукции в катушке?

1. В катушку вставляется постоянный магнит.

2. Из катушки вынимается постоянный магнит.

3. Постоянный магнит вращается вокруг своей продоль­ной оси внутри катушки.

А. Только в случае 1. Б. Только в случае 2. В. Только в случае 3. Г. В случаях 1 и 2. Д. В случаях 1, 2 и 3.

3.Как называется физическая величина, равная произве­дению модуля В индукции магнитного поля на площадь S поверхности, пронизываемой магнитным полем, и косинус
угла а между вектором В индукции и нормалью п к этой поверхности?

А. Индуктивность. Б. Магнитный поток. В. Магнитная индукция. Г. Са­моиндукция. Д. Энергия магнитного поля.

4. Каким из приведенных ниже выражений определяется ЭДС индукции в замкнутом контуре?

A. Б. В. Г. Д.

5. При вдвигании полосового магнита в металлическое кольцо и выдвигании из него в кольце возникает индук­ционный ток. Этот ток создает магнитное поле. Каким по­люсом обращено магнитное поле тока в кольце к: 1) вдвигаемому северному полюсу магнита и 2) выдвигаемому се­верному полюсу магнита.

A. 1 — северным, 2 — северным. Б. 1 — южным, 2 — южным.

B. 1 — южным, 2 — северным. Г. 1 — северным, 2 — южным.

6. Как называется единица измерения магнитного потока?

А. Тесла. Б. Вебер. В. Гаусс. Г. Фарад. Д. Генри.

7. Единицей измерения какой физической величины является Генри?

А. Индукции магнитного ноля. Б. Электроемкости. В. Самоиндук­ции. Г. Магнитного потока. Д. Индуктивности.

8. Каким выражением определяется связь магнитного по­тока через контур с индуктивностью L контура и силой тока I в контуре?

A. LI. Б. . В. LI ^‘ . Г. LI². Д. .

9. Каким выражением определяется связь ЭДС самоин­дукции с силой тока в катушке?

А. Б. В. LI. Г. . Д.

10. Ниже перечислены свойства различных полей. Какими из них обладает электростатическое поле?

1. Линии напряженности обязательно связаны с электри­ческими зарядами.

2. Линии напряженности не связаны с электрическими зарядами.

3. Поле обладает энергией.

4. Поле не обладает энергией.

5. Работа сил по перемещению электрического заряда по замкнутому пути может быть не равна нулю.

6. Работа сил по перемещению электрического заряда по любому замкнутому пути равна нулю.

А. 1, 4, 6. Б. 1, 3, 5. В. 1, 3, 6. Г. 2, 3, 5. Д. 2, 3, 6. Е. 2, 4, 6.

11. Контур площадью 1000 см² находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, угол между вектором В индукции и нормалью к поверхности контура 60°. Ка­ков магнитный поток через контур?

А. 250 Вб. Б. 1000 Вб. В. 0,1 Вб. Г. 2,5 · 10^-2 Вб. Д. 2,5 Вб.

12. Какая сила тока в контуре индуктивностью 5 мГн создает магнитный поток 2 · 10^-2 Вб?

А. 4 мА. Б. 4 А. В. 250 А. Г. 250 мА. Д. 0,1 А. Е. 0,1 мА.

13. Магнитный поток через контур за 5 · 10^-2 с равномер­но уменьшился от 10 мВб до 0 мВб. Каково значение ЭДС в контуре в это время?

А. 5 · 10^-4 В. Б. 0,1 В. В. 0,2 В. Г. 0,4 В. Д. 1 В. Е. 2 В.

14. Каково значение энергии магнитного поля катушки индуктивностью 5 Гн при силе тока в ней 400 мА?

А. 2 Дж. Б. 1 Дж. В. 0,8 Дж. Г. 0,4 Дж. Д. 1000 Дж. Е. 4·10⁵ Дж.

15. Катушка, содержащая n витков провода, подключена к источнику постоянного тока с напряжением U на выходе. Каково максимальное значение ЭДС самоиндукции в катушке при увеличении напряжения на ее концах от 0 В до U В?

A, U В, Б. nU В. В. U/п В. Г. Может быть во много раз больше U, зависит от скорости изменения силы тока и от индуктивности катушки.

16. Две одинаковые лампы включены в цепь источника постоянного тока, первая последовательно с резистором, вторая последовательно с катушкой. В какой из ламп (рис. 1) сила тока при замыкании ключа К достигнет мак­симального значения позже другой?

А. В первой. Б. Во второй. В. В первой и второй одновременно. Г. В пер­вой, если сопротивление резистора больше сопротивления катушки. Д. Во второй, если сопротивление катушки больше сопротивления резистора.

17. Катушка индуктивностью 2 Гн включена параллельно с резистором электрическим сопротивлением 900 Ом, сила тока в катушке 0,5 А, электрическое сопротивление ка­тушки 100 Ом. Какой электрический заряд протечет в цепи катушки и резистора при отключении их от источника тока (рис. 2)?

А. 4000 Кл. Б. 1000 Кл. В. 250 Кл. Г. 1 • 10 ^-2 Кл. Д. 1,1 • 10^-3 Кл. Е. 1 • 10^-3 Кл.

18. Самолет летит со скоростью 900 км/ч, модуль вертикальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли 4 • 10 ^-5 Тл. Какова разность потенциалов между концами крыльев самолета, если размах крыльев равен 50 м?

А. 1,8 В. Б. 0,9 В. В. 0,5 В. Г. 0,25 В.

19. Какой должна быть сила тока в обмотке якоря электромотора для того, чтобы на участок обмотки из 20 витков длиной 10 см, расположенный перпендикулярно век­тору индукции в магнитном поле с индукцией 1,5 Тл, действовала сила 120 Н?

А. 90 А. Б. 40 А. В. 0,9 А. Г. 0,4 А.

20. Какую силу нужно приложить к металлической пере­мычке для равномерного ее перемещения со скоростью 8 м/с по двум параллельным проводникам, располо­женным на расстоянии 25 см друг от друга в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл? Вектор индукции перпендикулярен плоскости, в которой расположены рельсы. Проводники замкнуты резистором с электрическим сопротивлением 2 Ом.

А. 10000 Н. Б. 400 Н. В. 200 Н. Г. 4 Н. Д. 2 Н. Е. 1 Н.

2. Тест 11 (электромагнитная индукция)

Вариант 2

1. Как называется явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного по­тока через контур?

А. Электростатическая индукция. Б. Явление намагничивания. В. Сила Ампера. Г. Сила Лоренца. Д. Электролиз. Е. Электромагнитная индукция.

2. Выводы катушки из медного провода присоединены к чувствительному гальванометру. В каком из перечислен­ных опытов гальванометр обнаружит возникновение ЭДС электромагнитной индукции в катушке?

1. В катушку вставляется постоянный магнит.

2. Катушка надевается на магнит.

3)Катушка вращается вокруг магнита, находящегося
внутри нее.

А.В случаях 1, 2 и 3. Б. В случаях 1 и 2. В. Только в случае 1. Г. Только в случае 2. Д. Только в случае 3.

3. Каким из приведенных ниже выражений определяется магнитный поток?

A. BScosα. Б. . В. qvBsinα. Г. qvBI. Д. IBlsina.

4. Что выражает следующее утверждение: ЭДС индукции в замкнутом контуре пропорциональна скорости измене­ния магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром?

А. Закон электромагнитной индукции. Б. Правило Ленца. В. Закон Ома для полной цепи. Г. Явление самоиндукции. Д. Закон электролиза.

5. При вдвигании полосового магнита в металлическое кольцо и выдвигании из него в кольце возникает индук­ционный ток. Этот ток создает магнитное поле. Каким полюсом обращено магнитное поле тока в кольце к: 1) вдви­гаемому южному полюсу магнита и 2) выдвигаемому южному полюсу магнита.

A. 1 — северным, 2 — северным. Б. 1 — южным, 2 — южным.

B. 1 — южным, 2 — северным. Г. 1 — северным, 2 — южным.

6. Единицей измерения какой физической величины является Вебер?

А. Индукции магнитного поля. Б. Электроемкости. В. Самоиндукции. Г. Магнитного потока. Д. Индуктивности.

7. Как называется единица измерения индуктивности?

А. Тесла. Б. Вебер. В. Гаусс. Г. Фарад. Д. Генри.

8. Каким выражением определяется связь энергии маг­нитного поля в контуре с индуктивностью L контура и силой тока I в контуре?

А. . Б. . В. LI², Г. LI ^‘ . Д. LI.

9.Какая физическая величина х определяется выражением х=для катушки из п витков.

А. ЭДС индукции. Б. Магнитный поток. В. Индуктивность. Г. ЭДС само­индукции. Д. Энергия магнитного поля. Е. Магнитная индукция.

10. Ниже перечислены свойства различных полей. Какими из них обладает вихревое индукционное электрическое поле?

1. Линии напряженности обязательно связаны с электри­ческими зарядами.

2. Линии напряженности не связаны с электрическими зарядами.

3. Поле обладает энергией.

4. Поле не обладает энергией.

5. Работа сил по перемещению электрического заряда по замкнутому пути может быть не равна нулю.

6. Работа сил по перемещению электрического заряда по любому замкнутому пути равна нулю.

А. 1, 4, 6. Б. 1, 3, 5. В. 1, 3, в. Г. 2, 3, 5. Д. 2, 3, 6. Е. 2, 4, 6.

11. Контур площадью 200 см² находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, угол между вектором В индукции и нормалью к поверхности контура 60°. Ка­ков магнитный поток через контур?

А. 50 Вб. Б. 2 · 10^-2 Вб. В. 5 · 10^-3 Вб. Г. 200 Вб. Д. 5 Вб.

12. Ток 4 А создает в контуре магнитный поток 20 мВб. Какова индуктивность контура?

А. 5 Гн. Б. 5 мГн. В. 80 Гн. Г. 80 мГн. Д. 0,2 Гн. Е. 200 Гн.

13. Магнитный поток через контур за 0,5 с равномерно уменьшился от 10 мВб до 0 мВб. Каково значение ЭДС в контуре в это время?

А. 5 · 10^-3 В. Б. 5 В. В. 10 В. Г. 20 В. Д. 0,02 В. Е. 0,01 В.

14. Каково значение энергии магнитного поля катушки индуктивностью 500 мГн при силе тока в ней 4 А?

А. 2 Дж. Б. 1 Дж. В. 8 Дж. Г. 4 Дж. Д. 1000 Дж. Е. 4000 Дж.

15. Катушка, содержащая п витков провода, подключена к источнику постоянного тока с напряжением U на выхо­де. Каково максимальное значение ЭДС самоиндукции в катушке при уменьшении напряжения на ее концах от U В до 0 В?

A. U В. Б. nU В. В. U/n В. Г. Может быть во много раз больше U, зависит от скорости изменения силы тока и от индуктивности катушки.

16. В электрической цепи, представленной на рисунке 1, четыре ключа 1, 2, 3 и 4 замкнуты. Размыкание какого из четырех даст лучшую возможность обнаружить явление самоиндукции?

А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. Любого из четырех.

17. Катушка индуктивностью 2 Гн включена параллельно с резистором электрическим сопротивлением 100 Ом, сила тока в катушке 0,5 А, электрическое сопротивление ка­тушки 900 Ом. Какой электрический заряд протечет в це­пи катушки и резистора при отключении их от источника тока (рис. 2)?

А. 4000 Кл. Б. 1000 Кл. В. 250 Кл. Г. 1 • 10^-2 Кл. Д. 1,1 • 10^-3 Кл. Е. 1 • 10^-3 Кл.

18. Самолет летит со скоростью 1800 км/ч, модуль вертикальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли 4 • 10^-5 Тл. Какова разность потенциалов между кон­цами крыльев самолета, если размах крыльев равен 25 м?

А. 1,8 В. В. 0,5 В. В. 0,9 В. Г. 0,25 В.

19. Прямоугольная рамка площадью S с током I помеще­на в магнитном поле с индукцией В . Чему равен момент силы, действующей на рамку, если угол между вектором В и нормалью к рамке равен а?

A. IBS sin а. Б. IBS. В. IBS cos а. Г. I²BS sin а. Д. I²BS cos а.

20. По двум вертикальным рельсам, верхние концы кото­рых замкнуты резистором электрическим сопротивлением R, начинает скользить проводящая перемычка массой т и длиной l . Система находится в магнитном поле. Вектор индукции перпендикулярен плоскости, в которой расположены рельсы. Найдите установившуюся скорость движения перемычки. Сила трения пренебрежимо мала.

А. . В. В. . Г. . Д. .

Ответы:

Номер вопроса и ответ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Вариант 1

Д

Г

Б

Б

Г

Б

Д

А

Д

В

Г

Б

В

Г

А

Б

Е

В

Б

Е

Вариант 2

Е

Б

А

А

В

Г

Д

Б

А

Г

В

Б

Д

Г

Г

А

Е

Б

В

А

Группа МЖКХ 2 Физика 10.

06. 20. Тема 9. Итоговая контрольная работа. | Учебно-методический материал по физике:

Итоговая контрольная работа за 2 курс

Группа М ЖКХ 2

1. Что измеряет спидометр автомобиля?

1. ускорение;  2. модуль мгновенной скорости;

3. среднюю скорость;       4. перемещение.

2. Двигаясь прямолинейно, одно тело за каждую секунду проходит путь 5 м, другое тело — за каждую секунду 10 м. Движения этих тел являются:

1. равномерными;                2. неравномерными;

3. первого неравномерным, второго равномерным;  

4. первого равномерным, второго неравномерным.

3. Тело массой m движется под действием силы F с ускорением а в течение времени t. Чему равен импульс силы, действующей на тело? 

1. FS;      2. ma;       3. mv;          4. Ft.

4. Как связаны между собой скорость, длина волны и частота колебаний частиц в волне?

1. v = λν;    2. v = λ / ν;      3. v = ν / λ;    4. v =  1  / λν;

5. При реализации какого изопроцесса увеличение абсолютной температуры идеального газа в 2 раза приводит к увеличению объёма тоже в 2 раза?

1. изотермического;      2. изохорного;    3. адиабатического;     4. изобарного.

6. При быстром сжатии газа в цилиндре его температура повысилась. Изменится ли при этом внутренняя энергия газа? Напишите уравнение первого закона. термодинамики для этого случая.
1. энергия уменьшилась Q=∆U+А/;         2. энергия увеличилась ∆U=- А/;

3. энергия увеличилась ∆U= А/;          4. энергия не изменилась Q=А/.

7. Отрицательный электрический заряд можно получить при трении…

1. каучуковой полочки о шёлк;       2. стеклянной палочки о шерсть;

3. эбонитовой палочки о шерсть;       4. стеклянной палочки о шёлк.

8. Значение силы тока задано уравнением i = 0,28  Определить амплитуду силы тока, частоту, период колебаний.

1.  0,25 А; 25Гц; 0,4с;                          2.  0,28 А; 0,25Гц; 0,01с;         3. 0,28А; 25Гц; 0,04с;     4.  0,2А; 0,35Гц; 0,02с.        

9. Ёмкость конденсатора колебательного контура 0,05мкФ. Какой должна быть индуктивность катушки контура, чтобы при частоте 1000с-1 в цепи наступил резонанс?

1.  20 Гн;                               2. 10 Гн;                     3. 0,2 Гн;          4. 15 Гн.

10. При увеличении частоты переменного тока в 4 раза индуктивное сопротивление катушки

 1.не изменится  2. увеличится в 4 раза;

 3. уменьшится в 2 раза; 4. уменьшится в 4 раза.

11. Автотрансформатор имеет:

     1.  две обмотки;                 2.  три обмотки;                       3. одну обмотку;   4. много обмоток.

12.  При каких условиях наблюдается дифракция?

1.  размеры препятствия соизмеримы с длиной волны;
2.  препятствие отсутствует;
3.  размеры препятствия гораздо больше длины волны;
4.  размеры препятствия гораздо меньше длины волны.
13. Человек приближается к плоскому зеркалу со скоростью 2 м/с. С какой скоростью он приближается к своему отражению?

1.  2м/с;   2. 4 м/с;   3.  1 м/с;   4.  0
14. Фотограф закрыл половину объектива картоном. Как это отразится на негативе?

1.  форма и размеры изображения не изменятся, уменьшится лишь его яркость;
2.  получится изображение половины объекта;
3.  изменится форма изображения;
4.  изменится размер изображения.

15. Какое из перечисленных видов электромагнитного излучения имеет наименьшую волну?

1.  рентгеновское; 2.  инфракрасное;  3.  гамма – лучи;     4.  радиоволны.

16. Как изменится порядковый номер химического элемента в периодической системе в результате    

1.  увеличится на единицу;  2.  уменьшится на два;  3.  не изменится;

 4.  уменьшится на единицу.
17. Предмет находится на расстоянии 10 см от тонкой двояковыпуклой линзы с главным фокусным расстоянием F=5 см. определить, на каком расстоянии от линзы находится изображение предмета.

1.  15см;     2.  10см;   3.  5 см;   4.  50 см.
18. К характеристикам радиоволн относятся:

1. частота, амплитуда , период, скорость; 2. частота, амплитуда ,  длина волны, скорость;

3. частота,  период, длина волны, скорость;

4. частота, амплитуда , период, длина волны, скорость.

19. Что такое электромагнитные колебания?

1. периодическое изменение напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля;

2. периодическое изменение напряжённости;

3. периодическое изменение  индукции магнитного поля;

4. изменение напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля.

20. Какой электрический ток называется переменным?
1.электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению;
2. электрический ток, периодически меняющийся со временем;
3. электрический ток, периодически меняющийся по модулю;
4. электрический ток, периодически меняющийся со временем по направлению.
21. Из каких элементов состоит трансформатор?
1. сердцевина;    2. сердечник;   3. первичная обмотка;   4. вторичная обмотка.

 22. Почему генераторы переменного тока называют индукционными?

1. их действие основано на явлении электрического тока;

2. их действие основано на магнитном действии;

3. их действие основано на явлении электромагнитной индукции;

4. их действие основано на явлении постоянного магнита.

23. Из чего состоит электромеханический индукционный генератор?
1. статора;     2.  ротора;       3.  полукольца;        4.  щетки.

24. Назовите свойства электростатического поля.

1. поле непрерывно;     2. порождается током;   3. поле материально;

4. порождается зарядом и действует на него.

25. Ниже перечислены свойства различных полей. Какими из них обладает вихревое индукционное электрическое поле?

1. линии напряженности обязательно связаны с электрическими зарядами;

2. линии напряженности не связаны с электрическими зарядами;

3. поле обладает энергией;

4. работа сил по перемещению электрического заряда по замкнутому пути может быть не равна нулю.

26. Выводы катушки из медного провода присоединены к чувствительному гальванометру. В каком из перечисленных опытов гальванометр обнаружит возникновение ЭДС электромагнитной индукции в катушке ?  

1. в  катушку вставляется постоянный магнит;

2. из катушки вынимается постоянный магнит;

3. постоянный магнит вращается вокруг своей продольной оси внутри катушки;

4.  катушки движутся относительно друг друга.

27. Электроёмкость плоского конденсатора зависит от…

1. площади пластин;            

2. расстояния между пластинами ; 

3. диэлектрической проницаемости;    4. напряжения.

28. Амперметр, включенный в цепь постоянного тока, показывает 0,5 А, а вольтметр — 4 В. Рассчитайте сопротивление проводника.

1.  0,5 Ом;           2. 6 Ом;           3. 3 Ом;           4. 8 Ом.

29. Электрическая цепь состоит из источника тока с ЭДС, равной 6 В, и внутренним сопротивлением 1 Ом. Источник тока замкнут на внешнее сопротивление R. Сила тока в цепи равна 2 А. Чему равно значение внешнего сопротивления цепи?

1. 0,5 Ом;        2. 1 Ом;         3. 2 Ом;        4. 4 Ом.

30. Какие действия электрического тока наблюдаются при пропускания его через сверхпроводник?

1.  тепловое, химическое, магнитное;  2.  только химическое;  3.  только тепловое;

4.  только магнитное.

Физика для науки и техники II

9.2 Наведенные электрические поля из Office of Academic Technologies на Vimeo.

9.2 Наведенные электрические поля

Ранее мы видели, что если магнитный поток, проходящий через область, окруженную проводящей петлей, изменяется, то мы получаем индуцируемую электродвижущую силу, усиленную индуцированным током вдоль этой петли непосредственно из закона Фарадея. Если мы рассмотрим магнитное поле, скажем, направленное в плоскость, как-то так, то предположим, что оно нарастает в плоскость. И если мы поместим внутрь этой области замкнутый проводящий контур, скажем, круговой контур, то поток через область, окруженную этим контуром, будет изменяться. В результате мы получим индуцированную электродвижущую силу по закону Фарадея, которая, в свою очередь, вызовет индуцированный ток, протекающий через эту петлю.

И из закона Ленца, как только мы определяем направление тока, который говорит, что он должен течь в таком направлении, что он будет противодействовать его курсу, и его направлением является возрастающее магнитное поле в плоскости, поэтому единственное способ, которым он может противодействовать этому, генерируя ток, магнитное поле которого будет направлено в противоположную сторону этому внешнему магнитному полю, и для того, чтобы ток протекал в этом направлении по этой петле, используя правило правой руки, мы хотим, чтобы магнитное поле выходит из плоскости через область, окруженную этой петлей, поэтому ток должен течь в направлении против часовой стрелки через эту петлю.

Что ж, когда мы смотрим на этот процесс, это в каком-то смысле эквивалентно тому, чтобы сказать, что то же самое магнитное поле, которое у нас есть здесь, направлено в плоскость, и если мы просто рассмотрим один из зарядов, движущихся по этому пути , чтобы заряд, чтобы точечный заряд двигался в этом направлении, по этой круговой траектории, мы должны иметь электрическое поле в среде, в круговой форме, вот так. Другими словами, это электрическое поле будет воздействовать на этот заряд кулоновской силой, так что заряд будет двигаться в направлении этой силы. Чтобы двигаться по такой круговой орбите, эта сила должна быть всегда касательной к окружности, что-то вроде этого. Для этого соответствующая линия электрического поля должна иметь круглую форму.

Другими словами, это будет эквивалентно случаю, когда у нас будет линия индуцированного электрического поля, которая будет иметь форму круга. Что-то вроде этого. А если мы поместим заряд, то для простоты рассмотрим здесь положительный заряд, и этот заряд будет находиться под действием кулоновской силы, которая будет касаться всегда этой силовой линии, а эта силовая линия есть электрическое поле, и при каждом точки вдоль этой траектории под действием этой кулоновской силы, заряд будет двигаться вдоль этой круговой линии электрического поля.

Таким образом, мы можем связать этот случай со следующим, сказав, что, хотя мы начинаем с изменения магнитного поля, которое увеличивается в плоскости, мы заканчиваем с электрическим полем в форме концентрических линий электрического поля. Другими словами, изменение магнитного поля порождает электрическое поле, силовые линии которого имеют форму концентрических окружностей в этой среде. Конечно, если B не изменяется, если оно постоянно, то магнитный поток через этот круговой провод или через область, окруженную круговым проводом, будет равен константе, а так как он не изменяется, то из закона Фарадея , производная от константы даст нам 0, мы не получим никакой индуцированной электродвижущей силы и, следовательно, тока. Но если оно меняется, то это изменение будет результатом индукции электрического поля в среде, вот так.

Таким образом, если мы подведем итоги до этого момента, мы можем сказать, что в этом случае i индуцированные будут отображаться в направлении против часовой стрелки. Это из закона Ленца и закона Фарадея. А индуцированное i , конечно, напрямую связано с индуцированным электрическим полем, и мы можем видеть, связывая этот первый случай с этим случаем, что это в некотором смысле эквивалентно этому случаю, потому что если мы просто рассмотрим движение одного заряда и его будет выглядеть так. И в этом случае изменяющееся магнитное поле порождало электрическое поле.

Если мы посмотрим на эту часть, скажем, наша проволока имеет радиус r , поэтому мы смотрим на силовую линию, индуцированную силовую линию, с таким же радиусом r здесь. Согласно закону Фарадея, индуцированная ЭДС представляет собой изменение потока во времени, и если мы посмотрим на этот процесс здесь, то, конечно, кулоновская сила будет совершать работу по перемещению заряда по этому наклону. Работа, проделанная во время этого процесса, если мы обозначим это через W , будет равна силе, усеянной смещением, интегрированным по всему пути, назовем его F точка d l , интегрированный общий путь.

Здесь d l вектор приращения смещения в направлении, или вдоль направления траектории, и куда мы пойдём мы увидим, что угол между F и d l идёт быть равным 0, поэтому проделанная работа будет равна, следовательно, интегралу от величины F умножить на dl умножить на косинус угла между ними, который равен 0 градусов. Косинус 0 равен 1, а величина F здесь постоянно, и это кулоновская сила, равная q , умноженная на индуцированное электрическое поле E .

Таким образом, проделанная работа будет равна qE умножить на dl , и эти величины постоянны, мы можем взять их за пределы интеграла. Следовательно, проделанная работа на этом пути становится qE , умноженной на dl . Конечно путь закрытый путь, и по мере того, как мы идем по этому пути и добавляем все эти dl друг к другу по этому пути, мы получим длину этого пути, и это будет длина окружности этого круга, которая равна 2 πr . Таким образом, проделанная работа будет равна qE умножить на 2 πr .

С другой стороны, как вы помните из определения потенциала, в котором мы определяли потенциал как работу, совершаемую на единицу заряда, эту работу можно также выразить как заряд, умноженный на потенциал, или напряжение, или разность потенциалов. Что ж, этот потенциал, или напряжение, является индуцированным напряжением ε . Итак, у нас есть два выражения для работы. Один из них представляет собой ЭДС индукции, умноженную на заряд, а другой равен q x E x 2 πr . Поскольку левые части этих уравнений равны, мы можем приравнять и правые части. При этом мы будем иметь q умножить на ε равно qE умножить на 2 πr . Здесь заряды нейтрализуются с обеих сторон, а ЭДС индукции будет равна E умножить на 2 πr .

Ну, другими словами, произведение величины электрического поля и длины петли, мы можем обобщить это выражение, сказав, что ЭДС индукции равна интегралу по замкнутому пути E точка d л . Причина этого в том, что когда электрическое поле генерируется в результате изменения магнитного поля в регионе, эти силовые линии всегда будут замкнутыми силовыми линиями. Поэтому интеграл по пути будет браться по замкнутому пути или по замкнутому контуру.

Ну, ЭДС индукции также была равна, согласно закону Фарадея, d Φ B над dt, другими словами скорость изменения магнитного потока. Мы можем объединить эти два выражения, чтобы выразить закон Фарадея в его наиболее общей форме, сказав, что интеграл от E точка d l по замкнутому контуру или замкнутому контуру будет равен минусу, и снова мы можно обобщить это N количество терминов, умножив их на количество терминов N здесь, умноженное на скорость изменения потока. Итак, это самая общая форма закона индукции Фарадея.

Теперь мы просто утверждаем, что если магнитный поток изменяется через область, окруженную проводящей петлей, то мы получим индуцированную электродвижущую силу. Теперь, если мы возьмем интеграл от E dot d l вдоль замкнутого проводящего контура, это также даст нам индуцированную электродвижущую силу вдоль этого контура. Эта величина будет равна 0, если поток через область, окруженную этой петлей, постоянен. Он будет отличаться от 0, если он меняется, если поток меняется со временем.

Что ж, это приведет нас к интересному моменту, который заставит нас по-новому взглянуть на электрический потенциал. Скажем, новый взгляд на концепцию электрического потенциала. А то есть электрический потенциал имеет значение только для электрических полей, создаваемых статическими зарядами. Оно не имеет никакого значения для электрических полей, создаваемых индукцией. Отметим это, сказав, что электрический потенциал имеет значение только для электрических полей, создаваемых статическими зарядами. Это не имеет значения для электрических полей, созданных индукцией.

Теперь, что касается статических зарядов, у нас в какой-то момент были собраны положительные заряды, а затем в какой-то момент собрались отрицательные заряды, вот так. Как только мы получаем таким образом разделение зарядов или поляризацию, мы немедленно получаем результирующее электрическое поле, направленное от положительного заряда к отрицательному заряду, и, как вы помните, поскольку потенциал, связанный с положительным зарядом, больше, чем связанный с ним потенциал. с отрицательным зарядом или отрицательным точечным зарядом, то мы получаем определенную разность потенциалов В вольта между этими двумя точками, и это было равно Vf минус В i , и что было равно работе, выполненной при перемещении заряда из начальной в конечную точку. Допустим, это начальное, это конечное, на единицу заряда, а это тоже было равно минусу, минусу E точка d l , интегрированному от начальной до конечной точки.

Итак, в случае индукции мы получаем замкнутые силовые линии электрического поля. Другими словами, для статических зарядов силовые линии электрического поля всегда являются открытыми силовыми линиями, исходящими из положительного входа в отрицательный полюс. Но с помощью индукции, как мы видели несколько минут назад, мы получаем вот такие замкнутые силовые линии. И электрическое поле касается этих силовых линий в каждой точке.

Ну, в этом случае, если мы посмотрим на разность потенциалов между двумя точками, она будет равна интегралу минус E точка d l по замкнутому контуру, потому что линия поля представляет собой замкнутый контур. Это означает, что мы начнем с определенной точки, начальной точки, а затем закончим той же точкой. Конечная точка будет той же точкой, с которой мы начали. Следовательно, потенциал между начальной и конечной точкой будет одинаковым, и это всегда даст нам 0. Вот почему электрический потенциал или разность потенциалов не имеют никакого значения для электрического поля, созданного посредством индукции.

Эта величина из закона Фарадея такова, что ЭДС индукции равна интегралу E dot d l по замкнутому контуру, а также минус изменение магнитного потока во времени. Таким образом, это становится равным 0, когда магнитный поток постоянен. Если она меняется, то мы получим ненулевой результат, который будет равен индуцированной электродвижущей силе. Так что в этом смысле мы всегда должны помнить, что разность потенциалов не имеет никакого значения для электрических полей, создаваемых индукцией.

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция — это крутой процесс, при котором вырабатывается электрическая энергия путем перемещения металлического провода через магнитное поле. Когда провод движется через поле, это вызывает изменение магнитного поля, что создает электродвижущую силу. Эта сила может генерировать напряжение, которое можно использовать для питания электронных устройств.

Магнитный поток — это измерение общего магнитного поля в определенной области. Это общее количество силовых линий магнитного поля, пересекающих определенную область. Когда происходят изменения в магнитном потоке, вырабатывается электрическая энергия, которая генерирует напряжение или электродвижущую силу через проводник.

Если вы хотите узнать больше об электромагнитной индукции, ознакомьтесь с нашим объяснением ЭДС и внутреннего сопротивления. Это отличный способ понять, как работает этот процесс и как его можно использовать для питания электронных устройств.

Открытие электромагнитной индукции

В 1831 году ученый по имени Майкл Фарадей открыл закон индукции. Он провел эксперимент с использованием батареи, гальванометра, магнита и проводника, как вы можете видеть на рисунке 1.

Фарадей заметил, что, когда он отсоединял батарею, электрический ток не протекал и в магните не индуцировался магнитный поток. Однако, когда он подключил батарею, через гальванометр прошла волна электричества. Когда он отключил аккумулятор, ток резко увеличился в противоположном направлении, прежде чем вернуться к нулю.

Фарадей продолжил свои эксперименты и открыл другие свойства электромагнитной индукции. Он наблюдал те же переходные токи, когда быстро перемещал стержневой магнит через катушку с проводами. Он даже генерировал постоянный ток, вращая медный диск рядом со стержневым магнитом с помощью скользящего электрического провода.

Фарадей обобщил свои выводы, используя концепцию, называемую «силовыми линиями». Когда он замыкал переключатель, магнитный поток внутри магнитопровода увеличивался от нуля до максимального значения. При увеличении потока наблюдался индуцированный ток на противоположной стороне. Точно так же, когда он открыл переключатель, магнитный поток в сердечнике уменьшился от своего максимального значения до нуля, индуцируя противоположный ток с правой стороны.

‍

Эксперимент Фарадея по индукции тока магнитным полем (батарейка, железное кольцо и гальванометр)

‍

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Наблюдая за результатами своего эксперимента, Фарадей математически выразил свои наблюдения. Он заметил, что внезапное изменение магнитного потока внутри магнита увеличилось от нуля до максимального значения. В результате он пришел к выводу, что изменяющийся магнитный поток в замкнутой цепи индуцирует электродвижущую силу или напряжение.

Вывод Фарадея показан в приведенном ниже уравнении, где ε представляет собой электродвижущую силу (измеряется в вольтах), Φ представляет собой магнитный поток в цепи (измеряется в веберах), N представляет собой число витков катушки, а t представляет собой время (измеряется в секундах).

Из этого уравнения мы можем определить параметры, влияющие на магнитное поле, включая более сильный магнит (который влияет на магнитный поток), большее количество катушек (что влияет на N) и скорость, с которой движется провод. Понимая эти параметры, мы можем лучше понять электромагнитную индукцию и то, как ее можно использовать для выработки электроэнергии.

Уравнение Максвелла-Фарадея

Уравнение Максвелла-Фарадея является важным уравнением в электромагнетизме, которое связывает изменения в магнитном поле с изменениями в электрическом поле. Это уравнение утверждает, что изменяющееся во времени магнитное поле создает пространственно изменяющееся электрическое поле и наоборот.

Уравнение показано ниже, где × представляет собой математический символ для градиента электрического поля E, а B представляет собой магнитное поле. Оба поля являются функцией положения r и времени t.

∇ × E = -∂B/∂t

Это уравнение также известно как закон электромагнитной индукции Фарадея и образует одно из четырех уравнений Максвелла, описывающих поведение электрического и магнитного полей. Уравнение Максвелла-Фарадея необходимо для понимания того, как электромагнитные волны распространяются в пространстве и как они генерируются в электрических устройствах, таких как трансформаторы и генераторы.

Закон Ленца об электромагнитной индукции

Закон Ленца — важный принцип электромагнетизма, который гласит, что направление индуцированного тока в проводнике будет таким, что он создаст магнитное поле, противодействующее начальным изменениям магнитного поля, вызвавшим индукцию. текущий.

Этот закон математически выражен в приведенном ниже уравнении, где знак минус указывает, что направление индуцированной силы противоположно изменениям в магнитном поле:

ε = -dΦ/dt

Закон Ленца дополняет закон Фарадея, добавляя, что направление индуцированного тока будет препятствовать изменению магнитного поля. Этот закон важен для понимания того, как работают электрические устройства, такие как трансформаторы и генераторы.

Теперь рассмотрим пример. Предположим, у нас есть катушка с проволочными резисторами, состоящая из 20 витков. Магнитное поле изменяется от -5T до 3T за 0,5 секунды. Чтобы найти ЭДС индукции в катушке, мы можем использовать закон Фарадея: 92 = 0,3 Вб

Изменение магнитного потока за 0,5 секунды:

dΦ/dt = (Φ2 — Φ1)/(0,5 с) = (0,3 Вб — (-0,5 Вб))/(0,5 с) = 1,6 Вб/с

Подставив это значение в закон Фарадея, получим:

ε = -dΦ/dt = -(1,6 Вб/с) = -1,6 В

Следовательно, ЭДС индукции в катушке равна -1,6 вольта.

Правило правой руки Ленца

Направление индуцированного тока можно найти с помощью правила правой руки Ленца. Разгибаем пальцы так, чтобы они были взаимно перпендикулярны друг другу. Большой палец указывает на силу (F), указательный палец указывает направление магнитного поля (В), а средний палец указывает направление индукционного тока (I).

Правило правой руки Ленца

‍

Электромагнитная индукция и магнитная потокосцепление

Магнитная потокосцепление (ΦΝ) представляет собой произведение магнитного потока и числа витков в катушке.

Вы можете увидеть это в уравнении ниже, где Φ — магнитный поток (Вт), N — число витков, B — плотность магнитного потока (Тл), а A — площадь поперечного сечения (м2). Когда мы рассматриваем магнитный поток катушки, компонент N имеет решающее значение для расчета магнитной связи катушки.

ΦN = BAN

Мы рассчитываем общую магнитную связь, умножая магнитный поток на количество витков в катушке. Мы можем игнорировать член N, когда рассматривается магнитный поток данной области.

ΦN = BA

Применение электромагнитной индукции

Электромагнитная индукция является фундаментальным принципом в физике и имеет важное значение для многих важных технологий. Он включает в себя индукцию электродвижущей силы путем перемещения проводника, несущего заряд, в магнитном поле. Наиболее известными приложениями электромагнитной индукции являются генератор переменного тока, электрический трансформатор и магнитный расходомер.

Майкл Фарадей открыл закон электромагнитной индукции, который гласит, что изменение магнитного потока в замкнутой цепи индуцирует электродвижущую силу или напряжение в цепи. Этот закон лежит в основе многих электрических устройств и технологий.

Закон Максвелла-Фарадея — еще один важный принцип электромагнетизма, который гласит, что изменяющееся во времени магнитное поле создает переменное электрическое поле в пространстве и наоборот. Этот закон необходим для понимания того, как электромагнитные волны распространяются в пространстве и как они генерируются в электрических устройствах, таких как трансформаторы и генераторы.

Магнитная потокосцепление — еще одна важная концепция электромагнитной индукции. Это произведение магнитного потока на количество витков в катушке. Эта концепция важна для понимания того, как работают электрические трансформаторы, а также для проектирования электродвигателей и генераторов.

В целом, электромагнитная индукция является важным понятием в физике и имеет важное значение для многих технологий, на которые мы полагаемся каждый день.

Электромагнитная индукция

Что такое электромагнитная индукция?

Электромагнитная индукция — это процесс создания электродвижущей силы путем перемещения проводника, несущего заряд, в магнитном поле. Когда электрический проводник движется через магнитное поле, он пересекает силовые линии магнитного поля, вызывая изменение магнитного поля.

Как возникает электромагнитная индукция?

Электромагнитная индукция возникает, когда электродвижущая сила возникает в замкнутой цепи из-за переменного магнитного потока.