Физика, 9 кл. (Буховерцев Б.Б.)
Физика, 9 кл. (Буховерцев Б.Б.)
ОглавлениеТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКАГлава I. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ.  2. МАССА МОЛЕКУЛ. ПОСТОЯННАЯ АВОГАДРО 3. БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ. 4. СИЛЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЛЕКУЛ 5. СТРОЕНИЕ ГАЗООБРАЗНЫХ, ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ 6. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ В МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ 7. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ГАЗОВ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ I Глава II. ТЕМПЕРАТУРА. ЭНЕРГИЯ ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ 8. ТЕПЛОВОЕ РАВНОВЕСИЕ. ТЕМПЕРАТУРА 9. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ 10. АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА. ТЕМПЕРАТУРА — МЕРА СРЕДНЕЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МОЛЕКУЛ 11. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТЕЙ МОЛЕКУЛ ГАЗА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ II Глава III. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ 13. ПРИМЕНЕНИЕ УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА К РАЗЛИЧНЫМ ПРОЦЕССАМ 14. ПРИМЕНЕНИЕ ГАЗОВ В ТЕХНИКЕ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ III Глава IV. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 16. РАБОТА В ТЕРМОДИНАМИКЕ 17.  КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ18. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 19. ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРВОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ К РАЗЛИЧНЫМ ПРОЦЕССАМ 20. НЕОБРАТИМОСТЬ ПРОЦЕССОВ В ПРИРОДЕ 21. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 22. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД) ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ. ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ОХРАНА ПРИРОДЫ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ IV 23. НАСЫЩЕННЫЙ ПАР 24. ЗАВИСИМОСТЬ ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННОГО ПАРА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ. КИПЕНИЕ. КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА 25. ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ V Глава VI. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ 27. СИЛА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ 28. КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ VI Глава VII. ТВЕРДЫЕ ТЕЛА 29. КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ТЕЛА 30. АМОРФНЫЕ ТЕЛА 31. ДЕФОРМАЦИЯ. ВИДЫ ДЕФОРМАЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 32. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ. ДИАГРАММА РАСТЯЖЕНИЯ 33. ПЛАСТИЧНОСТЬ И ХРУПКОСТЬ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ VII 34.  ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА?Глава VIII. ЭЛЕКТРОСТАТИКА 35. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД И ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ 36. ЗАРЯЖЕННЫЕ ТЕЛА. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ 37. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА 38. ОСНОВНОЙ ЗАКОН ЭЛЕКТРОСТАТИКИ — ЗАКОН КУЛОНА 39. ЕДИНИЦА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 40. БЛИЗКОДЕЙСТВИЕ И ДЕЙСТВИЕ НА РАССТОЯНИИ 41. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ 42. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ ПОЛЕЙ 43. СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ 44. ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ 46. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ. ДВА ВИДА ДИЭЛЕКТРИКОВ 47. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ 48. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ТЕЛА В ОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ 49. ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ 50. ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ТОЧЕЧНОГО ЗАРЯДА 51. СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ.  ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ52. ИЗМЕРЕНИЕ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 53. ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ. ЕДИНИЦЫ ЭЛЕКТРОЕМКОСТИ 55. ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА. ПРИМЕНЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ X Глава IX. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 56. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. СИЛА ТОКА 57. УСЛОВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА 58. ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ. СОПРОТИВЛЕНИЕ 59. ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ 60. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ 61. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ 62. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ 63. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 64. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА 65. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ Глава X. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ 66. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ 67.  ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ МЕТАЛЛОВ68. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ 69. ЗАКОН ЭЛЕКТРОЛИЗА 70. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗАХ 71. НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ И САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯДЫ 72. РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РАЗРЯДА И ИХ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ 73. ПЛАЗМА 74. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ВАКУУМЕ 75. ДВУХЭЛЕКТРОДНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА-ДИОД 76. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ. ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ ТРУБКА 77. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ПОЛУПРОВОДНИКАХ 79. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК ЧЕРЕЗ КОНТАКТ ПОЛУПРОВОДНИКОВ p- И n- ТИПОВ 80. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД 81. ТРАНЗИСТОР 82. ТЕРМИСТОРЫ И ФОТОРЕЗИСТОРЫ ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ X Глава XI. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 83. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОКОВ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 84. ВЕКТОР МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 85. ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 86. ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ 87. МОДУЛЬ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. МАГНИТНЫЙ ПОТОК 88. ЗАКОН АМПЕРА 89. ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩИЙСЯ ЗАРЯД.  90. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ XI Глава XII. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ 91. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 92. НАПРАВЛЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО ТОКА. ПРАВИЛО ЛЕНЦА 93. ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 94. ВИХРЕВОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ 95. ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ 96. САМОИНДУКЦИЯ. ИНДУКТИВНОСТЬ 97. ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА 98. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ И ИХ ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ XII ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ |
Теоретические основы электротехники. 4-е изд. Том 1
Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2 | 113 |
11.(Р) Идеально проводящее кольцо с током, отключенное от источника, деформируется под действием внешних приложенных к нему сил.
Почему при этом изменяется ток? Во сколько раз изменилась индуктивность кольца, если после деформации ток увеличился в 1,5 раза?
12.По двум отключенным от источника удаленным друг от друга тонким идеально проводящим виткам одинаковой формы течет ток i. Какое значение он будет иметь после совмещения витков, если взаимная индуктивность Ì > 0?
13.(Р) В плоском идеально проводящем витке индуктивностью L, отключенном от источника, течет ток i. Какое значение примет ток после внесения витка в однородное магнитное поле с индукцией B0, линии которой направлены к плоско-
сти кольца под углом ? Охватываемая витком площадь равна S.
14.Короткозамкнутая идеально проводящая обмотка с числом витков w, имеющая форму прямоугольной рамки, вращается вокруг своей оси в однородном
магнитном поле, линии индукции которого B0 перпендикулярны оси вращения. Ток обмотки равен нулю, когда плоскость рамки охватывает наибольший магнитный поток. Какова амплитуда тока в обмотке, если ее индуктивность L, а площадь, охватываемая рамкой, S?
15.
1.8. Потенциальное и вихревое электрические поля
ВОПРОСЫ
1.По проводу течет постоянный ток. Суммарный заряд элемента провода равен нулю. Существует ли электрическое поле вне провода?
2.Разомкнутая на конце двухпроводная линия присоединена к источнику изменяющейся во времени ЭДС. При каких условиях электрическое поле вокруг проводов можно рассматривать как потенциальное?
3.По длинному проводу круглого сечения течет
постоянный ток. Напряжение измеряют между точками À, Â поверхности провода (рис. В1.27). Зависит ли показание вольтметра от расположения соединительных проводов à, b? Изменится ли ответ, если ток провода переменный?
4. По проводу (рис. В1.27) течет переменный ток. | Ðèñ. | |
При каком из вариантов (1, 2, 3) расположения | ||
| ||
проводов à, b напряжение между точками À, Â |
| |
имеет наименьшее значение? |
| |
5. (О) Плоский проводящий замкнутый виток |
| |
находится в переменном магнитном поле |
| |
(ðèñ. Â1.28, à), вследствие чего по витку течет |
| |
переменный ток. Будет ли в нем протекать ток, |
| |
если весь провод витка экранировать от магнит- | Ðèñ. Â1.28 | |
|
Â1.27114 Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2
ного поля, заключив его в трубчатый ферромагнитный экран? На рис.
В1.28, á показано сечение провода и заштрихованное сечение экрана.
6. (О) В находящемся в переменном магнитном поле проводящем теле индуцируется ЭДС и вследствие этого в нем протекает электрический ток. Может ли существовать потенциальная составляющая электрического поля в окружающем его диэлектрике? В проводящем теле?
УПРАЖНЕНИЯ
1. Весьма длинный ферромагнитный цилиндрический проводящий стержень радиусом R 0,5 см помещен в параллельное его оси однородное магнитное поле. Магнитная индукция в любой точке стержня изменяется по закону B 0,7 sin 103t (Тл). Определите напряженность вихревого электрического поля на поверхности стержня.
2. В результате разрыва витка вторичной обмотки трансформатора тока (W2 1) образовался воздушный промежуток 2 мм. Произойдет ли электрический пробой этого промежутка, если магнитный поток сердечника, охватываемого витком, ! 2 sin 2 50t (Âá)?
3. Плоская однослойная катушка с внутренним радиусом 2 см и внешним радиусом 6 см образована плотной укладкой 100 витков провода по спирали.
Рассчи- тайте ЭДС, индуцируемую в катушке однородным перпендикулярным плоскости катушки магнитным полем с индукцией B 0,5 sin 2 103t (Òë).
1.9. Связь магнитного поля с электрическим током
ВОПРОСЫ
1.Воздушный конденсатор подключен к источнику переменного напряжения. Существуют ли в пространстве между обкладками конденсатора замкнутые линии магнитной индукции?
2.Провод с током i 2 А расположен в пустоте. Можно ли при интегрировании вектора магнитной индукции выбрать охватывающий провод замкнутый путь,
вдоль которого интеграл Bdl был бы равен –2 0; 3 0; 6 0; 1,2 0; –14 0; 2?
l
УПРАЖНЕНИЯ И ЗАДАЧИ
1. Ток в контуре равен 3 А. Укажите путь интегрирования при расчете интегралаBdl, при котором его значение равно 3 0; 6 0; 9 0;
l
15 0; –6 0; 9 0.
2. Значение интеграла Bdl вдоль указанного пунк-
l
тиром на рис. В1.29 контура равно 7 0. Определите ток i3, åñëè i1 10 À, i2 5 A.
3. Весьма длинный тонкий прямой провод изогнут под углом 90° в точке À.
Определите магнитную ин-
Ðèñ. Â1.29
Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2 | 115 |
дукцию в точках на оси провода, если провод расположен в пустоте и его ток равен i.
4.(P) Ток течет по расположенному в пустоте проводящему листу, толщина которого весьма мала. Лист расположен в плоскости x 0, так что называемый поверхностным ток листа течет в направлении оси z и имеет линейную плотность jk, ãäå k — единичный орт оси z. Какие составляющие содержит магнитная индукция? Найдите их в точках x > 0 è x < 0.
5.Используя метод наложения, решите предыдущую задачу для случая двух листов, лежащих в плоскостях x 0 è x d, по которым текут токи плотностью:
à) jzk è – jzk; á) jzk è jzk; â) jzk è jy j; ã) –jzk è jy j. Найдите B(x, y, z) в точках x < 0, 0 < x < d, x > d.
6. Весьма длинный соленоид радиусом R рассматриваем как бесконечно длинный. Плотность намотки витков составляет w w/l, ток соленоида i.
Считаем витки обмотки плотно уложенными, а провод обмотки имеющим диаметр d << R. Определите магнитную индукцию внутри и вне соленоида. Постройте кривую B f(r) äëÿ 0 4 r < . В чем заключается особенность поведения функции B f(r) в точках r R?
7.Используя метод наложения, решите предыдущую задачу для случая двух
весьма длинных соосных соленоидов радиусами R1, R2 с токами: à) i1 – i2; á) i1 i2; â) i1 i2, плотность намотки у которых одинакова. Постройте кривые B f(r) äëÿ 0 < r < .
8.(Р) Весьма длинные прямолинейные провода распределены равномерно по окружности радиусом R, причем диаметр каждого из проводов, уложенных вплотную, d << R. Токи проводов равны i. Рассчитайте линейную плотность j эквивалентного поверхностного тока. Определите составляющие магнитной индукции и
постройте кривую B(r) äëÿ 0 4 r < . В чем заключается особенность поведения функции B(r) в точках r R? Магнитная проницаемость равна 0 всюду.
9. (P) В электрической машине с гладкими (беззубцовыми) немагнитными ротором и статором длинные прямолинейные провода, образующие обмотку статора, равномерно распределены по окружности радиусом R.
Токи проводов таковы, что линейная плотность j поверхностного тока, распределенного по окружности, имеет вид j jm cos . Найдите зависимость B f(r) ïðè 0 äëÿ 0 4 r < и постройте ее.
10. Внутренняя оболочка (жила) коаксиального кабеля заменена весьма длинным прямолинейным (радиусом r 0) проводом с током +i, а внешняя оболоч- ка — охватывающим жилу соосным тонкостенным (толщина стенки d 0) цилиндром с током –i. Радиус цилиндра R. Найдите зависимость магнитной индукции B(r) от расстояния до оси кабеля. Постройте кривую зависимости B(r) и объясните особенность поведения функции B(r) ïðè r R. Магнитная проницаемость равна 0 всюду.
11. (Р) Катушка с числом витков w плотно намотана на тороидальный сердеч- ник прямоугольного сечения h(R2 – R1), магнитной проницаемостью . Через
116 Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2
окно тороида (рис. В1.30) проходит бесконечно длинный провод, совпадающий с осью тороида. Определите взаимную индуктивность между проводом и обмоткой тороида и проверьте выполнение равенства Ì12 Ì21, принимая, что магнитные силовые линии тока катушки замыкаются только в сердечнике.
Численное значение получите для R2 8 ñì, R1 1 ñì, h 1 ñì, w 2000, 400 0.
Ðèñ. Â1.30
1.10. Намагниченность вещества и закон полного тока
ВОПРОСЫ
1. (О) Сплошной шар из ферромагнитного вещества, магнитная проницаемость которого равна , находится во внешнем однородном магнитном поле с индукцией B0. Какое из значений магнитной индукции больше: B0 èëè Bi внутри шара? Какое из значений напряженности магнитного поля больше: H0 B0/ 0 âíå èëè Hi внутри шара?
2.У одного из двух тел одинаковой формы магнитная восприимчивость больше. В каком из тел, помещенных в одинаковое магнитное поле, больше: à) магнитная индукция; á) намагниченность; â) напряженность магнитного поля?
3.В каком из двух проводов одинаковой формы и размеров с одинаковым постоянным током магнитная индукция и напряженность магнитного поля больше: в медном или ферромагнитном проводе?
4.Ферромагнитный тороидальный сердечник с током i обмотки имеет воздушный зазор, в который вставляют ферромагнитную пластину.
Каким будет при этом характер изменения: à) магнитной индукции и напряженности магнитного поля в сердечнике; á) намагниченности сердечника?
5.(О) Вблизи витка с током расположено ферромагнитное тело. Одинаковые ли значения принимают интегралы Bdl, вычисляемые вдоль двух контуров, охва-
l
тывающих ток и отличающихся один от другого тем, что один из них пересекает тело, а другой — нет? Одинаковые ли значения имеют интегралы H dl, вычис-
l
ляемые вдоль этих контуров?
6.(О) Весьма длинный прямолинейный провод круглого сечения с током охва- чен соосным с ним ферромагнитным цилиндром с внешним радиусом R. Экранирует ли цилиндр в точках r > R магнитное поле провода? Изменятся ли — значения магнитной индукции и напряженности магнитного поля в точках внутри провода, между проводом и цилиндром, вне цилиндра после удаления цилиндра?
7.(О) Иногда используют допущение о том, что магнитная проницаемость вещества бесконечно велика. Что можно сказать о значении напряженности поля в таком идеализированном веществе?
Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2 | 117 |
8.
В двух точках ферромагнитной среды магнитная индукция одинакова, но напряженность магнитного поля различна: h2 > h3. В какой из точек больше: à) намагниченность; á) магнитная проницаемость; â) магнитная восприимчивость? Изменятся ли ответы на эти вопросы, если среда является диамагнитной?
9. Почему уравнение H dl i, а не опытное соотношение Bdl 0 i рассматри-
вается как одно из основных уравнений электромагнитного поля?
10.Можно ли применить закон полного тока для описания магнитного поля в случае, когда электрический ток изменяется во времени?
11.Изменится ли значение интеграла H dl i, если направление интегрирова-
l
ния изменить на противоположное?
12. (О) Следует ли из закона полного тока, что при изменении во времени магнитного поля возникает связанное с ним электрическое поле?
B
13. Зависит ли МДС H dl FAB от выбора пути интегрирования между точка-
A
ìè À è Â, если любая пара из путей не охватывает электрический ток?
14.
В каком направлении относительно линий напряженности магнитного поля МДС изменяется с наибольшей скоростью?
УПРАЖНЕНИЯ И ЗАДАЧИ
1. Анизотропная ферромагнитная среда характеризуется во всех точках тен-
#100 | 0 | 0 | & | |
зором относительной магнитной проницаемости ( r ) % | 0 | 100 | 0 | (. Рассчи- |
% |
|
|
| ( |
% 0 | 0 | 10( | ||
|
|
|
|
|
тайте: à) магнитную индукцию, если напряженность магнитного поля H i5 +3 + + j 2 103 + k 103 À/ì; á) напряженность магнитного поля, если магнитная индукция B i 0,9 + j 1,2 + k 0,1 Òë.
2.В некоторой точке изотропного ферромагнитного вещества относительная маг-
нитная проницаемость r 900 при напряженности магнитного поля H 10–3 А/м. Определите значения магнитной индукции, намагниченности, магнитной восприимчивости вещества в этой точке.
3.(Р) Цилиндрический ферромагнитный сердечник постоянного сечения вставлен в соленоид, расположенный в воздухе. Число витков соленоида на единицу длины w/l, åãî òîê i. Длины соленоида и сердечника бесконечны, однородно на-
магниченный сердечник характеризуется магнитной проницаемостью 6 Найдите намагниченность M и магнитную индукцию B в сердечнике. Какую часть сечения соленоида должна составлять площадь сечения сердечника, чтобы при его введении в соленоид индуктивность на единицу его длины увеличилась в n ðàç?
4. (Р) Однородно намагниченный цилиндрический стержень длиной l характеризуется намагниченностью M, направленной по оси стержня. Рассчитайте ток i
118 Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2
эквивалентного ему соленоида того же сечения, что и стержень, и расположенного в среде с магнитной проницаемостью 0
Примечание.
Магнитное поле соленоида и намагниченного вещества эквивалентны, если создаваемые ими магнитные поля одинаковы во всех точках пространства.
5. (Р) Бесконечно длинный цилиндр радиусом R намагничен однородно в направлении, нормальном к оси z цилиндра. Рассчитайте линейную плотность j(2) расположенных в пустоте токов, распределенных по окружности цилиндра того же радиуса и создающих вне цилиндра такое же магнитное поле, как и намагни- ченный цилиндр, характеризуемый намагниченностью M jMy .
6.(P) Однородно намагниченный шар радиусом R характеризуется намагничен-
ностью M jMy . Рассчитайте линейную плотность j(2) расположенных в пустоте токов, распределенных по поверхности немагнитной сферы радиусом R и создающих вне сферы такое же магнитное поле, как и намагниченный шар.
7.На плоской безграничной поверхности тела, магнит-
ная проницаемость которого принята равной бесконеч- ности, лежит прямолинейный изолированный провод с током i (рис. В1.31). Изобразите семейство линий на-
пряженности магнитного поля.
Чему равна МДС FÀÂ
вдоль пути, проходящего в воздухе? Постройте кри- Ðèñ. Â1.31 вую изменения МДС вдоль поверхности тела.
8. На рис. В1.32 указаны варианты расположения линейных токов i и поверхностных токов плотностью j(x) на плоской безграничной поверхности тела с проницаемостью . Постройте кривые изменения МДС вдоль оси x.
Ðèñ. Â1.32
9. Рассчитайте МДС между точками À, Ñ вдоль указанного на рис. В1.33 пути.
Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2 | 119 |
Ðèñ. Â1.33
10. (Р) Постоянный ток i 100 А течет по плоской пла- |
| |
стине толщиной 1 см в направлении оси z. Допуская, |
| |
что длина и ширина h пластины значительно превы- |
| |
шают ее толщину , найдите и постройте функции H(y), |
| |
B(y) ïðè x 0, y << h. | Ðèñ. Â1.34 | |
стины 200 0, h 20 ñì (ðèñ. Â1.34). | ||
| ||
11. По двум параллельным немагнитным ( 0) ïëà- |
| |
стинам толщиной 1 5 ìì, 2 8 ìì (ðèñ. Â1.35) ñî- |
| |
ответственно текут постоянные токи прямого i +100 À |
| |
и обратного i –100 А направлений. Учитывая, что |
| |
длина и ширина h 0,2 м каждой пластины значи- |
| |
тельно больше их толщины, найдите и постройте кри- | Ðèñ. Â1.35 |
Магнитная проницаемость пла-вую зависимости H(y) ïðè x 0. Постройте H(y) òàê-
же для случая, когда токи пластин имеют одинаковое направление. Зависит ли вид функции H(y) от расстояния между пластинами?
12.
Постоянный ток i течет по весьма длинному прямолинейному проводу круглого сечения радиусом R. Определите напряженность магнитного поля и магнитную индукцию внутри и вне провода в точках на расстоянии r от его оси. Магнитная проницаемость вещества провода 100 +.
13.По весьма длинному прямолинейному трубчатому проводу с внутренним и
внешним радиусами, равными, соответственно, R1 6 ñì è R2 7 см, течет постоянный ток i 200 А. Постройте кривые зависимостей H(r), B(r), ãäå r — расстоя-
ние от точки до оси трубы, для значений 0 4 r 4 R2. Магнитная проницаемость вещества трубы равна 200 0.
14.Постоянный ток i 200 А прямого направления течет по весьма длинному прямолинейному проводу радиусом R 3 мм, а такой же ток противоположного направления — по такому же параллельному проводу. Расстояние между осями
проводов D 1 м. Постройте кривую зависимости H(x), ãäå x — координата, от- считываемая по прямой, соединяющей оси проводов и перпендикулярной им.
120 Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2
15.
Постоянный ток I 100 А течет по весьма длинному прямолинейному проводу радиусом R 5 мм, а такой же ток противоположного направления — по соосной с ним трубе (рис. В1.36) с внутренним и внешним радиусами Ri 8 ìì, Re 10 мм. Магнитная проницаемость провода равна 100 0, вещества трубы — 200 0. Рассчитайте зависимости H(r), B(r) и постройте кривые их изменения для значений 0 4 r 4 Re (r — расстояние от точки до оси провода).
Ðèñ. Â1.36 | Ðèñ. Â1.37 | Ðèñ. Â1.38 |
16. (Р) На тороидальный сердечник круглого сечения (рис. В1.37) плотно уложена обмотка с числом витков w 200. Определите наибольшее и наименьшее значения напряженности магнитного поля и магнитной индукции внутри сердечника, если ток обмотки i 100 А, магнитная проницаемость вещества сердеч- ника 200 0, Ri 5 ñì, Re 8 ñì.
17. На тороидальный сердечник прямоугольного сечения (рис. В1.38) плотно уложена обмотка с числом витков w 200.
Определите и постройте зависимость H(r) ïðè Ri 4 r 4 Re, принимая магнитную проницаемость вещества сердечника200 0, i 10 À, Ri 4 ñì, Re 5 ñì.
2.1. Энергия системы заряженных тел. Энергия контуров с токами
ВОПРОСЫ
1.При выводе формулы для расчета энергии системы заряженных тел принимается допущение об отсутствии необратимых процессов в диэлектрике. Какие необратимые процессы имеются в виду?
2.Предложите способ, которым можно преобразовать энергию электрического поля заряженного конденсатора в другой вид энергии.
3.(О) Разность потенциалов двух присоединенных к источнику ЭДС проводящих тел равна u. Изменяется ли энергия этой системы при сближении тел?
4.(О) Два одноименно заряженных тела приближаются друг к другу. Изменяется ли энергия этой системы?
5.Изменится ли энергия заряженного конденсатора, если в его электрическое поле внести незаряженное проводящее тело?
Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2 | 121 |
6.
(О) Провода двухпроводной линии передачи покрываются слоем льда. Изменяется ли энергия электрического поля, а также емкость между проводами? Относительная диэлектрическая проницаемость льда r > 1 (u const).
7. Изменится ли энергия электрического поля конденсатора, если его бумажную изоляцию пропитать маслом, диэлектрическая проницаемость которого превышает 0?
8.Изменятся ли емкость и энергия электрического поля разрядника, представляющего собой присоединенные к источнику ЭДС две металлические сферы, при изменении сухой погоды на дождливую, в результате чего они покрываются тонким слоем воды?
9.(О) У какого заряженного шара энергия электрического поля больше: у проводящего или у шара с таким же зарядом, равномерно распределенным в объеме?
10.У поверхности какой из обкладок однослойного цилиндрического соосного конденсатора — внутренней или внешней — объемная плотность энергии электрического поля больше?
11.Изменится ли энергия магнитного поля двух контуров с токами, если изменить направление тока на противоположное: à) в одном из контуров; á) в обоих контурах?
12.
Изменится ли энергия магнитного поля катушки, по которой течет постоянный ток, если внутрь нее внести ферромагнитный сердечник?
13.Два удаленных друг от друга плоских контура с токами сближаются. Каким должно быть их взаимное расположение после сближения, чтобы энергия магнитного поля была: à) равной сумме энергий уединенных контуров; á) больше суммы энергий уединенных контуров; â) меньше суммы энергий уединенных контуров?
14.Для улучшения механических свойств линий электропередач алюминиевые провода навивают на стальную сердцевину. Изменяются ли при этом индуктивность проводов и энергия магнитного поля?
15.(О) Почему большее распространение на практике нашли не емкостные, а индуктивные электромеханические машины, преобразующие механическую энергию в энергию магнитного, а не электрического поля?
УПРАЖНЕНИЯ
1.Напряженность электрического пробоя воздуха составляет 30 кВ/см. Рассчи- тайте предельную объемную плотность энергии электрического поля в воздухе.
2.
Рассчитайте работу, которую необходимо выполнить для зарядки конденсатора емкостью 1 мкФ до напряжения 200 В.
3.Площадь каждой из обкладок плоского двухслойного конденсатора S 50 ñì2.
Диэлектрические проницаемости вещества слоев равны 4 0, 2 2 0, их толщины d1 2 ìì, d2 3 мм. Напряжение между обкладками равно u 200 В. Рас- считайте энергию электрического поля в слоях и полную энергию электрического поля конденсатора. В каком из слоев плотность энергии поля больше?
Ðèñ. Â2.1
122 Вопросы, упражнения, задачи к главам 1 и 2
4. Рассчитайте энергию электрического поля в каждом из слоев диэлектрика, полную энергию электрического поля Wý, объемную плотность энергии Wý (r) электрического поля: à) в двухслойном цилиндрическом; á) в двухслойном сферическом конденсаторах. Радиусы обкладок R1, R2, радиус поверхности, общей для обоих слоев диэлектрика, R, диэлектрические проницаемости слоев 1, 2, напряжение между обкладками u. Численные расчеты выполните для R1 2 ñì, R2 1 ñì, R 1,5 ñì, 1 4 0, 2 2 0, u 300 Â.
5. (Р) Рассчитайте энергию магнитного поля трех последовательно соединенных индуктивно связанных катушек с током 1 А, имеющих индуктивности L1 1,5 ìÃí, L2 2 ìÃí, L3 1 мГн и взаимные индуктивности M12 0,3 ìÃí, M13 0,2 ìÃí, M23 0,06 ìÃí.
6.Определите энергию магнитного поля катушек в условиях предыдущей зада- чи, если у второй катушки поменять местами зажимы.
7.Определите отношение плотности энергии электрического и магнитного полей в воздухе при B 1,5 Òë, E 30 êÂ/ñì.
8.Тороидальный сердечник катушки индуктивности
образован двумя кольцами прямоугольного сечения, разделенными воздушным зазором (рис. В2.1). Принимая линии магнитной индукции в сердечнике и в зазоре окружностями, рассчитайте отношение объемной плотности энергии магнитного поля в зазоре и прилегающих к нему точках сердечника ( ñ), а также
отношение энергии магнитного поля в сердечнике к энергии магнитного поля в зазоре.
9. (P) Пакет листов (толщиной d каждый) из магнитного материала, разделенных воздушными промежутками (рис.
В2.2), помещен внача- ле в продольное (||), а затем в поперечное (7) магнитное поле, причем МДС сохраняется неизменной: Fab F| | Fac F7 (ab ac). Определите отношение средних для нескольких листов
значений | магнитной |
| индукции | B| | ñð | , ãäå | ||||||
|
| ||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| B7ñð | |
|
| !| | |
|
| ! |
|
|
|
|
|
|
B |
|
| , B |
| 7 | , S |
| S | . | ||
|
| | | | |||||||||
| | ñð |
| S| | | 7ñð |
| S7 | 7 |
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
Может ли значениеÐèñ. Â2.2
B| | ñð быть меньше 1?
B7ñð
10. Немагнитная жила коаксиального кабеля имеет радиус R, а немагнитная оболочка — внутренний радиус Ri и внешний Re. Сопоставьте индуктивность на единицу длины кабеля в следующих случаях: à) ток распределен равномерно по сечению жилы и оболочки; á) ток течет в тонком поверхностном слое жилы и тонком слое внутренней поверхности оболочки.
В генераторе переменного тока катушка с N витками, все одинаковой площади А и к
Вопрос
Обновлено: 26.
(2) Пиковое значение генерируемой ЭДС составляет почти 9(-1) в магнитном поле 0,5 Тл, то каково максимальное значение ЭДС индукции?12013560
ली में फेरो की संख्या N, सभी फेरो का क्षेत्रफल A, क ुल प्रतिरोध R है कुण्डली चुम्बकीय क्षेत्र B में आ वृत्ति ω से घूम रही है । Номер телефона
948603 20
Генератор переменного тока состоит из катушки на 1000 витков и крестовины. Сечение площадью 100 см2, вращающееся с угловой скоростью 100 об/мин в однородном магнитном поле 1,6×10-2 Тл рассчитать максимальную ЭДС, создаваемую в катушке
181220775
Генератор переменного тока состоит из катушки площадью 2,5 м2 и 500 витков. Катушка вращается с угловой скоростью 60 рад/с. Магнитное поле, приложенное к катушке, составляет 0,6 Тл, а сопротивление катушки равно 500 Ом. Каков поток через катушку, когда ток равен нулю? Каков поток, когда ток максимален?
415578109
Количество витков в катушке генератора переменного тока 5000, площадь катушки 0,25 м2 Катушка вращается со скоростью 100 циклов/сек в магнитном поле 0,2 Тл.
Пиковое значение генерируемой ЭДС составляет почти 9(-2) . Пиковое значение генерируемой ЭДС составляет около
642802402
Текст Решение
Катушка с числом витков N, площадью A, вращается с постоянной угловой скоростью ω в однородном магнитном поле B и подключена к резистору. R. Выведите выражения для:
(i) максимальной ЭДС, индуцированной в катушке, (ii) мощности, рассеиваемой в катушке.
642802510
Текст Решение
В генераторе переменного тока катушка из N витков, все одинаковой площади A и полного сопротивления R, вращается с частотой ω в магнитном поле B. Максимальное значение ЭДС, создаваемой в катушке, равно ….. 9(2) . Пиковое значение генерируемой ЭДС составляет около
643195278
Катушка площадью A, числом витков N и сопротивлением R вращается в радиальном магнитном поле B с угловой скоростью w. Какова максимальная мощность, потребляемая катушкой?
643856326
Катушка из N витков, соединенных последовательно, и каждый из участков A вращается с одинаковой угловой скоростью ω в едином магнитном поле индукции B.
Максимальное значение ЭДС индукции равно
644164033
витков N и участок А вращается в однородном магнитном поле с угловой скоростью omega . Максимальная ЭДС индукции в нем равна
644989224
Текст Решение
Катушка с числом витков N и площадью A вращается в однородном магнитном поле с угловой скоростью ω . Максимальная ЭДС индукции в нем определяется выражением
645998163
Текст Решение
[Решено] Катушки возбуждения 6-полюсного генератора постоянного тока по 500
Катушки возбуждения 6-полюсного генератора постоянного тока по 500 витки соединены последовательно. При возбуждении поля возникает магнитный поток 0,02 Вб/полюс. Если цепь возбуждения размыкается за 0,02 с, а остаточный магнетизм равен 0,002 Вб/полюс, рассчитайте среднее напряжение, индуцированное на клеммах возбуждения.
Этот вопрос ранее задавался в
SSC JE EE Предыдущий документ 12 (состоялся: 24 марта 2021 г., вечер)
Просмотреть все документы SSC JE EE >- 16200 В
- 1800 0 В
- 14300 В
- 3000 V
Вариант 1: 16200 V
Бесплатно
SSC JE: General Intelligence & Reasoning Free Mock Test
36,2 тыс.
пользователей 20 вопросов 20 баллов 12 минутКонцепция:
Законы электромагнитной индукции Фарадея
Фарадей суммировал факты электромагнитной индукции в два закона. Они
Первый закон:
- Всякий раз, когда магнитное поле, связанное с цепью , изменяет , ЭДС всегда индуцируется в нем. или
- Всякий раз, когда проводник пересекает магнитное поле, в нем индуцируется ЭДС.
Второй закон:
- величина ЭДС индукции равна скорости изменения потокосцеплений .
Уравнение ЭДС индукции:
Из обоих законов
ЭДС индукции (E) = N\({dϕ \over dt}\)
, где N = число витков катушки.
dϕ = изменение потокосцепления в катушке.
dt= Изменение во времени.
Расчет:
Дано
P = Количество полюсов = 6
N = Общее количество витков = 6 × 500 = 3000 (начиная с 500 витков на полюс последовательно)
Общий начальный поток = 6 × 0,02 = 0. 12 Вб. (поскольку число полюсов равно 6)
Суммарный остаточный поток = 6 × 0,002 = 0,012 Wb
Изменение потока, dϕ = 0,12 — 0,012 = 0,108 Wb
Время размыкания цепи, dt = 0,02 секунды 90 003
Из концепции ,
ЭДС индукции (E) = \(3000\times{0,108\over0,02 }\) = 16 200 В
Скачать решение PDF Поделиться в WhatsApp Последние обновления SSC JE EEПоследнее обновление: 23 февраля 2023 г.
Комиссия по отбору персонала выпустит уведомление SSC JE EE 2023 26 июля 2023 года. Последний день подачи заявок — 16 августа 2023 года, а экзамен Paper I будет проведен в октябре 2023 года. Это соответствует календарю экзаменов. В 2022 году документ I SSC JE проводился с 14 ноября 2022 года по 16 ноября 2022 года.
