Тестирование

Тестирование

1. С использованием закона Фарадея для электромагнитной индукции можно объяснить

   возникновение электрического тока в замкнутой катушке при уменьшении силы тока в другой катушке, находящейся рядом с ней взаимодействие двух параллельных проводов, по которым идет ток отклонение магнитной стрелки, расположенной вблизи проводника с током параллельно ему возникновение силы, действующей на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле

    

2. Постоянный магнит за время 0,1 с вводят в катушку, соединённую длинными проводами с микроамперметром, находящимся на столе в другом конце комнаты, переходят за время 2 с к столу с микроамперметром и наблюдают за стрелкой микроамперметра.

   Второй раз магнит вводят за время 0,2 с, а переходят за время, равное 5 с. Каковы итоги наблюдений за стрелкой микроамперметра?

   Оба раза показания стрелки равны нулю Оба раза стрелка отклонилась одинаково В первый раз стрелка отклонилась вдвое больше Во второй раз стрелка отклонилась вдвое больше

3. На рисунке представлен график зависимости магнитного потока через проводящий неподвижный контур от времени. В каком интервале времени модуль ЭДС индукции в контуре равен нулю?

   0 – 1 с 1 – 3 с 3 – 4 с 0 – 4 с

   
   

4. Катушка замкнута на гальванометр.

   
   А) В катушку вдвигают постоянный магнит.
   Б) Катушку надевают на постоянный магнит.
   Электрический ток возникает

   только в случае A) только в случае Б) в обоих случаях ни в одном из перечисленных случаев

5. В опыте по исследованию ЭДС электромагнитной индукции квадратная рамка из тонкого провода со стороной квадрата b находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости рамки. Индукция поля возрастает за время t по линейному закону от 0 до максимального значения В

   _макс. Как изменится ЭДС индукции, возникающая в рамке, если b уменьшить в 2 раза, а В_макс увеличить в 4 раза?

   увеличится в 2 раза увеличится в 4 раза не изменится уменьшится в 2 раза

   
   

6. В однородном магнитном поле помещена проволочная рамка площадью 400 см

   ². Плоскость рамки составляет угол 30^o с направлением линий магнитной индукции. На рис. представлен график зависимости индукции магнитного поля от времени. Чему равна ЭДС индукции в момент времени, равный 3 с?

   1,32 мВ 3,44 мВ 4 мВ 8 мВ

   
   

7. При движении проводника в однородном магнитном поле на его концах возникает ЭДС индукции ε

   ₁. Чему станет равной ЭДС индукции ε₂ при увеличении скорости движения проводника в 2 раза?

   ε2 = 2ε1 ε2 = ε1 ε2 = 0,5ε1 ε2 = 4ε1

   
   

8. Если сила тока в катушке индуктивностью 0,4 Гн изменяется со временем, как показано на графике, то максимальное значение ЭДС самоиндукции в катушке равно

   1 В 2 В 3 В 4 В

   
   

9. На рисунке показано изменение силы тока I в катушке индуктивности от времени t.

   Модуль ЭДС самоиндукции принимает наименьшее значение в промежутках времени

   0 — 1 с и 2 — 3 с 1 — 2 с и 2 — 3 с 0 — 1 с и 3 — 4 с 2 — 3 с и 3 — 4 с

   
   

10. Индуктивность катушки увеличили в 2 раза, а силу тока в ней уменьшили в 2 раза. Энергия магнитного поля катушки при этом

    увеличилась в 8 раз уменьшилась в 2 раза уменьшилась в 8 раз уменьшилась в 4 раза

    
    

    

     

Определить скорость изменения силы тока в обмотке электромагнита. Open Library

Изменению силы тока в контуре препятствует ЭДС самоиндукции, равная произведению индуктивности контура и скорости изменения силы тока.

Электрический ток создаёт вокруг себя магнитное поле, и часть линий магнитной индукции этого поля всœегда проходит через контур, по которому течет ток (рис.6а). В случае если ток через контур меняется во времени (переменный ток), то изменяется и магнитный поток через данный контур, а значит, возникает ЭДС индукции, препятствующая изменению магнитного потока (правило Ленца). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при изменении тока в любом контуре возникает ЭДС индукции, препятствующая этим изменениям. Это явление называют самоиндукцией, а соответствующую ЭДС – ЭДС самоиндукции, Eis.

Явление самоиндукции продемонстрировано на рис. 6б, где показано, как изменяется сила тока через катушку при подключении и отключении источника тока. Видно, что при замыкании цепи сила тока через катушку достигает величины, соответствующей сопротивлению катушки, не мгновенно, а постепенно. Причиной этого замедления роста силы тока является ЭДС самоиндукции, направленная против ЭДС источника тока. При размыкании цепи в катушке возникает ЭДС самоиндукции, стремящаяся удержать ту силу тока, которая была до размыкания ключа, в результате чего сила тока через катушку падает не мгновенно, а постепенно.

Энергия, необходимая для протекания тока через катушку после того, как источник тока был отсоединён (рис. 6б) представляет собой энергию магнитного поля катушки.

Чтобы количественно описать явление самоиндукции, найдём зависимость магнитного потока Ф через контур от силы тока I в этом контуре. Очевидно, что магнитный поток через контур пропорционален магнитной индукции внутри контура, а магнитная индукция пропорциональна силе тока в проводнике. По этой причине магнитный поток должен быть пропорционален силе тока:

Ф = L.I , (6.1)

где L — коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура. Контур, обладающий индуктивностью, на схеме обозначают соответствующим значком (см. рис. 6б) Используя (6.1), закон электромагнитной индукции (5.2), а также считая, что индуктивность контура не изменяется при изменения силы тока в нём, можно найти ЭДС самоиндукции Eis:

Единицей индуктивности в СИ является генри (Гн). Из (6.2) следует, что Индуктивность контура зависит от формы и размеров этого контура. Так, индуктивность плоского контура тем больше, чем больше площадь его поверхности, а индуктивность катушки пропорциональна её диаметру и число витков в ней. Вместе с тем, индуктивность

катушки увеличивается, когда внутри неё находится сердечник из желœеза или сплава, способного намагничиваться.

Явление самоиндукции напоминает явление инœерции в механике. Инерция тела, мерой которой служит его масса m, замедляет реакцию тела на приложенную к нему силу. То же происходит и в контуре, когда хотят изменить силу тока в нём. При этом, как следует из (6.2), мерой «инœерции» контура является его индуктивность. Аналогия между электромагнитными и механическими явлениями позволяет считать, что ток в контуре играет туже роль, что и скорость тела v, а ЭДС аналогична силе, действующей на тело. Продолжая такую аналогию, можно вывести формулу для энергии магнитного поля катушки, исходя из того, что кинœетическая энергия тела равна. Заменяя m на L, а v – на I, получаем следующее выражение для энергии WМ магнитного поля контура с индуктивностью L и силой тока I:

Расчёты показывают, что выражение (6. 3), действительно, верно, доказывая правоту аналогий между механическими и электромагнитными явлениями.

Вопросы для повторения:

· В чём состоит явление самоиндукции?

· Что называют индуктивностью, и в каких единицах её измеряют?

· Чему равна ЭДС самоиндукции?

· Чему равна энергия магнитного поля контура с током?

Рис. 6. (а) – линии магнитной индукции катушки с током; (б) – график изменения тока через катушку при включении и выключении источника тока.

Повтори теорию :

1.Самоиндукция — это ________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

2.Индуктивность — ______________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

[L ] = ______.

3.ЭДС самоиндукции: ______________, где L — ______________________________, -_______________________ΔI — _______________________________.

4.Правило Ленца: ______________________________________________________________________________

5.Правило Ленца: ______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

6.Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, при котором созданный им собственный магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, стремится __________________ изменение внешнего магнитного потока, вызвавшее данный ток.

7.Магнитный поток, пронизывающий соленоид Ф=________________.

8.Индукционный ток – это _______________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

9.Энергия магнитного поля W м =______________

10. Объёмная плотность энергии магнитного поля ω=_________________________.

Реши задачи :

1. Какова индуктивность контура, если при силе тока 5А в нём возникает магнитный поток 0,5мВб?

Дано: СИ: Решение:

2. При равномерном уменьшении в течение 0,1с силы тока в катушке от 10 А до нуля в ней возникла ЭДС самоиндукции 60 В. Определите индуктивность катушки.

Дано: Решение:

3. При помощи реостата равномерно увеличивают силу тока в катушке со скоростью 2 А/с. Индуктивность катушки 200 мГн. Чему равна ЭДС самоиндукции в катушке?

Дано: СИ: Решение:

4. В катушке индуктивностью 0,6Гн сила тока равна 20А. Какова энергия магнитного поля катушки? Как изменится энергия поля, если сила тока уменьшается вдвое?

Дано: Решение:

Ответ: энергия магнитного поля _____________ в __________ раз при уменьшении силы тока вдвое.

5. Какой должна быть сила тока в обмотке дросселя индуктивностью 0,5Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 1Дж?

Дано: Решение:

6. Чему равна энергия магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 1А возникает магнитный поток 0,3Вб?

Дано: Решение:

Проверь себя :

1. Какой магнитный поток возникает в контуре с индуктивностью 0,2мГн при силе тока 10А?

Дано: СИ: Решение:

2. Найти индуктивность проводника, в котором равномерное изменение силы тока на 2А в течение 0,25с возбуждает ЭДС самоиндукции 20мВ.

Дано: СИ: Решение:

3. Найти энергию магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 10А возникает магнитный поток 0,5Вб.

Дано: Решение:

4. Индуктивность катушки 0,1мГн. При какой силе тока энергия магнитного поля будет равна 0,2мДж?

Дано: СИ: Решение:

Дата «___» _________20____г

Задание 35

Самостоятельная работа по теме

«Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

ВАРИАНТ 1

1. Магнитное поле создается

1) электрическими зарядами 2) магнитными зарядами

3) движущимися электрическими зарядами 4) любым телом

2. Линии магнитной индукции вокруг проводника с током правильно показаны в случае.

1) А 2) Б 3)В 4) Г

3. Прямолинейный проводник с током / находится между полюсами магнита (проводник расположен перпендикулярно плоскости листа, ток течет к читателю). Сила Ампера, действующая на проводник, направлена

1) вправо → 2) влево ← 3) вверх 4) вниз ↓

4. Траектория полета электрона, влетевшего в однородное маг­нитное поле под углом 60°

5. Какой из ниже перечисленных процессов объясняется явле­нием электромагнитной индукцией?

1) взаимодействие проводников с током.

2) отклонение магнитной стрелки при прохождении по про­воду электрического тока.

3) возникновение электрического тока в замкнутой катуш­ке при увеличении силы тока в катушке, находящейся рядом с ней.

4) возникновение силы, действующей на прямой проводник с током.

6. Легкое проволочное кольцо подвешено на нити. При вдвигании в кольцо магнита северным полюсом оно будет:

1) отталкиваться от магнита 2) притягиваться к магниту 3) неподвижным 4) сначала отталкиваться, затем притягиваться

7. На рисунке приведен график зависимости силы тока в катушке индуктивности от времени. Модуль ЭДС самоиндукции прини­мает наибольшее значение в промежутке времени

1) от 0 с до 1 с 2) от 1 с до 5 с 3) от 5 с до 6 с 4) от 6 с до 8 с

8. Установите соответствия технических устройств из левого столбца таблицы с физическими явлениями, используемыми в них, в правом столбце.

Устройства Явления

А.электродвигатель 1) действие магнитного поля на постоянный магнит

Б. компас 2) действие магнитного поля на движущийся электрический заряд

В. Гальванометр 3) действие магнитного поля на проводник с током

Г. МГД — генераторЧАСТЬ С

Решите задачу.

11. По горизонтальным рельсам, расположенным в вертикальном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл, скользит проводник длиной 1 м с постоянной скоростью 10 м/с. Концы рельсов замкнуты на резистор сопротивлением 2 Ом. Найдите количество теплоты, которое выде­лится в резисторе за 4 с. Сопротивлением рельсов и проводника пре­небречь.

Дано: СИ: Решение

Оценка _____ подпись преподавателя ________________/Л.С. Тишкина/

ВАРИАНТ 2

ЧАСТЬ А Выберите один верный ответ

1. Движущийся электрический заряд создает

1) только электрическое поле 2) только магнитное поле

3) как электрическое, так и магнитное поле 4) только гравитационное поле

2. На рисунке изображен цилиндрический проводник, по которому идет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен вектор магнитной индукции в точке С?

1) в плоскости чертежа вверх

2) в плоскости чертежа вниз

3) от нас перпендикулярно плоскости чертежа

4) к нам перпендикулярно плоскости чертежа

3. На проводник с током, внесенный в магнитное поле, действу­ет сила, направленная

«Скорость химической реакции» — Факторы, влияющие на скорость реакции. Механохимическая звуковая активация. Пример записи кинетического уравнения простой реакции. Скорость гетерогенных реакций. Химическая кинетика. Гетерогенный катализ. Гомогенный катализ. Предэкспонента и экспонента. Графическое определение n. Предэкспоненциальный множитель (А) дает некоторую характеристику полного числа столкновений.

«Космическая скорость» — Движение тела в гравитационном поле. Гипербола. Восток. Траектория движения тел движущихся с малой скоростью. Первая космическая скорость. Изображение мужчины и женщины. Запущен в 1977году. Ю.А. Гагарин. Окружность. В 1989г аппарат Вояджер вышел за пределы Солнечной системы. Траектории движения тел.

«Скорость реакции» — Площадь соприкосновения реагирующих веществ. Определите тип реагирующих систем. Катализаторы и катализ. Влияние концентрации реагирующих веществ (для гомогенных систем) 3ряд. Гомогенные системы: Газ + газ Жидкость + жидкость. 2. Запишите кинетическое уравнение для реакции: 2Н2 +О2= 2Н2О. Факторы, влияющие на скорость.

«Скорость распространения звука» — Что называется чистым тоном? Именно поэтому гром сильно запаздывает после вспышки молнии. Скорость распространения звуковых волн в разных средах неодинакова. Чем определяется тембр звука? В жидкостях звук распространяется быстрее. Медленнее всего звук распространяется в газах. В твердых телах – еще быстрее.

«Измерение скорости света» — Спутник опоздал появиться из тени на 22 минуты, по сравнению с раччётом. Оле Кристенсен Рёмер 25 сентября 1644 – 19 сентября 1710. С=214300 км/с. Арман Иполлит Луи Физо 23 сентября 1819 – 18 сентября 1896. Затем достигал зеркала, проходил между зубцами и попадал в глаз наблюдателя. Колесо вращалось медленно свет был виден.

«Урок Скорость время расстояние» — Скорость = Расстояние: время. Шел человек в город и по дороге догнал трех своих знакомых. Разминка. Пассажирский поезд прошёл 75 км за первый час, 60 км за второй час и 75 км за третий час. Товарный поезд прошёл 120 км за 3 ч, проходя за каждый час одинаковое расстояние. Задачи на движение. Однако обратный перелет занимает 80 мин.

ЭДС самоиндукции При всяком изменении тока в катушке (или вообще в проводнике) в ней самой индуктируется ЭДС самоиндукции.
Чем больше скорость изменения тока, тем больше ЭДС самоиндукции.

Всякое уменьшение электрического тока сопровождается появлением э. д. с. самоиндукции, стремящейся, согласно правилу Ленца , поддержать убывающий ток. Вследствие этого могут значительно повыситься напряжения на катушках индуктивности при разрыве цепи тока. Иногда эти напряжения настолько большие, что обмотки могут сгореть, для предохранения обмоток параллельно им включают так называемые разрядные сопротивления.

Коэффициент пропорциональности L носит название индуктивности.

Индуктивность измеряется в генри. Индуктивностью в один генри обладает такая цепь, в которой при равномерном изменении тока со скоростью один ампер в секунду возникает э. д. с., равная одному вольту.

Индуктивность катушки есть величина, характеризующая свойство катушки индуктировать в себе ЭДС самоиндукции.
Индуктивность данной катушки есть величина постоянная, не зависящая как от силы проходящего по ней тока, так и от скорости его изменения.

Чем больше диаметр катушки, число ее витков и густота намотки, тем больше индуктивность и ЭДС самоиндукции.

Не следует забывать, что если ток в катушке не изменяется, то никакой ЭДС самоиндукции не возникает. Явление самоиндукции особенно резко проявляется в цепи, содержащей в себе катушку с железным сердечником, так как железо значительно увеличивает магнитный поток катушки, а следовательно, и величину ЭДС самоиндукции при его изменении.

На практике иногда нужна катушка (или обмотка), не обладающая индуктивностью. В этом случае провод наматывают на катушку, предварительно сложив его вдвойне. Такой способ намотки называется бифилярным.
ЭДС взаимоиндукции
Чтобы вызвать ЭДС индукции в одной катушке за счет изменения тока в другой, совершенно не обязательно вставлять одну из них внутрь другой, а можно расположить их рядом
И в этом случае при изменении тока в одной катушке возникающий переменный магнитный поток будет пронизывать (пересекать) витки другой катушки и вызовет в ней ЭДС.

Взаимоиндукция дает возможность связывать между собой посредством магнитного поля различные электрические цепи. Такую связь принято называть индуктивной связью.
Величина ЭДС взаимоиндукции зависит прежде всего от того, с какой скоростью изменяется ток в первой катушке. Чем быстрее изменяется в ней ток, тем создается большая ЭДС взаимоиндукции.
Кроме того, величина ЭДС взаимоиндукции зависит от величины индуктивности обеих катушек и от их взаимного расположения, а также от магнитной проницаемости окружающей среды.

Чтобы иметь возможность различать между собой различные пары катушек по их способности взаимно индуктировать ЭДС, введено понятие о взаимоиндуктивности или коэффициенте взаимоиндукции.
Обозначается сявзаимоиндуктивность буквой М. Единицей ее измерения, так же как и индуктивности, служит генри.
Генри — это такая взаимоиндуктивность двух катушек, при которой изменение тока в одной катушке на 1 ампер в 1 секунду вызывает в другой катушке ЭДС взаимоиндукции, равную 1 вольту.
На величину ЭДС взаимоиндукции влияет магнитная проницаемость окружающей среды. Чем больше магнитная проницаемость среды, по которой замыкается переменный магнитный поток, связывающий катушки, тем сильнее индуктивная связь катушек и больше величина ЭДС взаимоиндукции.
На явлении взаимоиндукции основана работа такого важного электротехнического устройства, как трансформатор.

Ток через дроссель 4,6 ч показан ниже -Turito

Вопрос

1. 10 ³ В
2. – 23 10 ³ В
3. 23 10 ³ В
4. Ноль

Правильный ответ: 23 10

³ В

---

Скорость затухания тока между t = 5 мс и 6 мс0021

Имя*

Фамилия

Мобильные*

+

91

Электронная почта*

класс*

Отбор

Я согласен с уведомлениями WhatsApp и маркетинговыми обновлениями

.

Общие

Физика-

Изменение ЭДС индукции (E) со временем (t) в катушке, если короткий стержневой магнит перемещается вдоль своей оси с постоянной скоростью, лучше всего представить как




По мере движения магнита к катушке магнитный поток увеличивается (нелинейно). Также происходит изменение полярности ЭДС индукции, когда магнит переходит на другую сторону катушки.

Изменение ЭДС индукции (E) со временем (t) в катушке, если короткий стержневой магнит перемещается вдоль своей оси с постоянной скоростью, лучше всего представить как




Общая физика

катушки, магнитный поток увеличивается (нелинейно). Также происходит изменение полярности ЭДС индукции, когда магнит переходит на другую сторону катушки.

Общий

Физика-

График Показывает изменение магнитного потока во времени через катушку. Какое из приведенных ниже утверждений неверно




В точке B поток максимален, поэтому начиная с точки B

График показывает изменение магнитного потока во времени через катушку. Какое из приведенных ниже утверждений неверно?0003

Простой маятник с грузом массой m и проводом длиной L качается под действием силы тяжести на угол . Составляющая магнитного поля Земли в направлении, перпендикулярном качанию, равна B. Максимальная разность потенциалов, индуцированная на маятнике, равна


Þ …….(i)
Максимальная скорость в состоянии равновесия определяется выражением
\
Þ
Таким образом, макс. разность потенциалов


Простой маятник с грузом массы m и проводом длиной L качается под действием силы тяжести на угол . Компонента магнитного поля Земли в направлении, перпендикулярном качанию, равна B. Максимальная разность потенциалов, индуцированная на маятнике, равна




Общая физика

Þ …….(i)
Максимальная скорость в состоянии равновесия определяется выражением
\
Þ
Таким образом, макс. разность потенциалов


Общая

Физика-

Сеть, показанная на рисунке, является частью полной цепи. Если в некоторый момент ток i равен 5 А и уменьшается со скоростью, то




Используя закон напряжения Кирхгофа



Сеть, показанная на рисунке, является частью полной цепи.

Если в некоторый момент ток i равен 5 А и уменьшается со скоростью , то он равен


Общая физика

Используя закон напряжения Кирхгофа



Общие

Физика-

На рисунке показаны три схемы с одинаковыми батареями, катушками индуктивности и резисторами. Расположите цепи в соответствии с током, протекающим через батарею (i) сразу после замыкания выключателя и (ii) спустя длительное время, наибольший первый




Непосредственно перед замыканием выключателя


, поэтому
После длительного замыкания выключателя переключатель

Отсюда

На рисунке показаны три цепи с одинаковыми батареями, катушками индуктивности и резисторами. Расположите цепи в соответствии с током, протекающим через батарею (i) сразу после замыкания переключателя и (ii) долгое время спустя, наибольший первый




Общая физика

Непосредственно перед замыканием переключателя


, поэтому
После длительное замыкание переключателя

Отсюда

Общее

Физика-

Какова взаимная индуктивность двухконтурной системы, показанной с разделением по центру л




Магнитное поле в месте расположения катушки (2), создаваемое катушкой (1)

Поток, связанный с катушкой (2)

Также

Какова взаимная индуктивность двухконтурной системы, показанной с разделением по центру l




Общая физика

Магнитное поле в месте расположения катушки (2), создаваемое катушкой (1)

Поток, связанный с катушкой (2)

Также

Общая

Физика-

Проводящий стержень АК длиной 4l вращается вокруг точки О в однородном магнитном поле, направленном внутрь бумаги.

АО = l и ОС = 3l. Затем


При использовании
Для части АО ;
Для части ОС;


Проводящий стержень AC длиной 4l вращается вокруг точки O в однородном магнитном поле, направленном внутрь бумаги. АО = l и ОС = 3l. Затем




Общая физика

Используя
Для части АО ;
Для части ОС;


Общие

Физика-

Проволока cd длины l и массы m скользит без трения по токоведущим рельсам, как показано на рисунке. Вертикальные рельсы соединены друг с другом сопротивлением R между a и b. Однородное магнитное поле B приложено перпендикулярно плоскости abcd так, что cd движется с постоянной скоростью




Под действием магнитного поля на провод будет действовать направленная вверх сила
Если провод скользит вниз с постоянной скоростью, то


Провод cd длины l и массы m скользит без трения по проводящим рельсам, как показано на рисунке.

Вертикальные рельсы соединены друг с другом сопротивлением R между a и b. Однородное магнитное поле B приложено перпендикулярно плоскости abcd так, что cd движется с постоянной скоростью


Общая физика

Из-за магнитного поля на провод действует направленная вверх сила
Если проволока скользит вниз с постоянной скоростью, то


Общая

Физика-

Прямоугольная петля со скользящим соединителем длиной l = 1,0 м находится в однородном магнитном поле B = 2T перпендикулярно плоскости петли. Сопротивление соединителя r = 2. Два сопротивления 6 и 3 соединены, как показано на рисунке. Внешняя сила, необходимая для того, чтобы соединитель двигался с постоянной скоростью v = 2 м/с, равна




ЭДС движения
Это действует как ячейка ЭДС и внутреннего сопротивления.
Эту простую цепь можно изобразить следующим образом

Ток через разъем
\магнитная сила на разъеме

Прямоугольный контур со скользящим разъемом длиной l = 1,0 м расположен в однородном магнитном поле B = 2T перпендикулярно плоскости петли.

Сопротивление соединителя r = 2. Два сопротивления 6 и 3 соединены, как показано на рисунке. Внешняя сила, необходимая для поддержания движения соединителя с постоянной скоростью v = 2 м/с, равна


Общая физика

ЭДС движения
Действует как ячейка ЭДС и внутреннего сопротивления.
Эту простую схему можно изобразить следующим образом

Ток через разъем
\магнитная сила на разъем

Общие

Физика-

Плоские фигуры из тонких проволок сопротивлением R = 50 мОм/метр расположены в униформе магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунков и уменьшающееся со скоростью dB/dt = 0,1 мТл/с. Тогда токи во внутренней и внешней границе есть. (Внутренний радиус a = 10 см и внешний радиус b = 20 см)




Ток во внутренней катушке
длина внутренней катушки
поэтому ее сопротивление

Согласно закону Ленца направление i ₁ по часовой стрелке.
Наведенный ток во внешней катушке


Плоские фигуры из тонких проволок сопротивлением R = 50 мОм/метр, находящиеся в однородном магнитном поле перпендикулярно плоскости фигур и уменьшающиеся со скоростью dB/dt = 0,1 м т/с. Тогда токи во внутренней и внешней границе есть. (Внутренний радиус a = 10 см и внешний радиус b = 20 см)




Общая физика

Ток во внутренней катушке
длина внутренней катушки
поэтому ее сопротивление

Согласно закону Ленца направление i ₁ по часовой стрелке.
Наведенный ток во внешней катушке


Общие положения

Физика-

Высокопроводящее кольцо радиусом R перпендикулярно и концентрично оси длинного соленоида, как показано на рис. Кольцо имеет узкую щель шириной d по окружности. Соленоид имеет площадь поперечного сечения А и однородное внутреннее поле величиной В

₀ . Теперь, начиная с t = 0, ток соленоида неуклонно увеличивается до такой степени, что величина поля в любой момент времени t определяется выражением где . Предполагая, что заряд не может течь через зазор, конец кольца, имеющий избыток положительного заряда, и величина ЭДС индукции в кольце соответственно


Поскольку ток увеличивается, внутренний магнитный поток, связанный с кольцом, также увеличивается (если смотреть слева). Следовательно, индуцированный ток в кольце направлен против часовой стрелки, поэтому конец x будет положительным.
ЭДС индукции

Высокопроводящее кольцо радиусом R перпендикулярно и концентрично оси длинного соленоида, как показано на рис. Кольцо имеет узкую щель шириной d по окружности. Соленоид имеет площадь поперечного сечения A и однородное внутреннее поле величиной B

₀ . Теперь, начиная с t = 0, ток соленоида неуклонно увеличивается до такой степени, что величина поля в любой момент времени t определяется выражением где . Предполагая, что заряд не может течь через зазор, конец кольца, имеющий избыток положительного заряда, и величина ЭДС индукции в ринге соответственно


Общая физика

Поскольку ток увеличивается, внутренний магнитный поток, связанный с кольцом, также увеличивается (если смотреть слева). Следовательно, индуцированный ток в кольце направлен против часовой стрелки, поэтому конец x будет положительным.
ЭДС индукции

Общая

Физика-

Северный и южный полюса двух одинаковых магнитов приближаются к катушке, содержащей конденсатор, с одинаковыми скоростями с противоположных сторон. Тогда




При движении обоих магнитов ток будет течь против часовой стрелки, если смотреть с левой стороны, т.е. пластина 1 будет положительной, а 2 — отрицательной.


Северный и южный полюса двух одинаковых магнитов приближаются к катушке, содержащей конденсатор, с одинаковыми скоростями с противоположных сторон. Тогда




Общая физика

При движении обоих магнитов ток будет направлен против часовой стрелки, если смотреть слева, т.е. пластина 1 будет положительной, а 2 — отрицательной.


Общие

Физика-

Проводящее кольцо помещается вокруг сердечника электромагнита, как показано на рис.

При нажатии клавиши K кольцо


При нажатии клавиши k ток через электромагнит начинает увеличиваться, т.е. увеличивается поток, связанный с кольцом, что создает эффект отталкивания.

Проводящее кольцо помещается вокруг сердечника электромагнита, как показано на рис. При нажатии кнопки K кольцо




Общая физика

При нажатии кнопки k ток через электромагнит начинает увеличиваться, т.е. увеличивается поток, связанный с кольцом, что создает эффект отталкивания.

Общие

Физика-

На рисунке показана круглая петля радиусом r и сопротивлением R. Внутри катушки создается переменное магнитное поле индукции. Если ключ (K) замкнут, электрическая мощность, развиваемая сразу после замыкания ключа, равна





. Во время пуска t = 0, поэтому


На рисунке показана круглая петля радиусом r и сопротивлением R. Внутри катушки устанавливается переменное магнитное поле индукции. Если ключ (К) замкнут, электрическая мощность, развиваемая сразу после замыкания ключа, равна




Общая физика




Во время запуска t = 0, поэтому


Общая

Физика-

Сопротивление в следующей цепи увеличивается в определенный момент.

В этот момент значение сопротивления равно 10. Ток в цепи теперь будет


Если сопротивление постоянно (10), то постоянный ток в цепи . Но сопротивление увеличивается, это означает, что ток в цепи начинает уменьшаться. Следовательно, на картинке появляется индуктивность, которая индуцирует ток в цепи в том же направлении, что и основной ток. Итак, я > 0,5 А.

Сопротивление в следующей цепи увеличивается в определенный момент. В этот момент значение сопротивления равно 10. Ток в цепи теперь будет




Общая физика

Если сопротивление постоянно (10), то постоянный ток в цепи . Но сопротивление увеличивается, это означает, что ток в цепи начинает уменьшаться. Следовательно, на картинке появляется индуктивность, которая индуцирует ток в цепи в том же направлении, что и основной ток. Итак, я > 0,5 А.

Индуктивность · Физика

Индуктивность · Физика
• Расчет индуктивности катушки индуктивности.
• Рассчитайте энергию, запасенную в катушке индуктивности.
• Рассчитайте ЭДС, создаваемую катушкой индуктивности.

Катушки индуктивности

Индукция – это процесс, при котором ЭДС индуцируется изменением магнитного потока. До сих пор обсуждалось множество примеров, некоторые из которых более эффективны, чем другие. Трансформаторы, например, спроектированы таким образом, чтобы быть особенно эффективными при наведении желаемого напряжения и тока с очень небольшой потерей энергии в другие формы. Существует ли полезная физическая величина, связанная с тем, насколько «эффективно» данное устройство? Ответ положительный, и эта физическая величина называется 9.0392 индуктивность .

Взаимная индуктивность — это действие закона индукции Фарадея для одного устройства на другое, например, первичная катушка при передаче энергии вторичной обмотке в трансформаторе. См. [ссылка], где простые катушки наводят друг в друге ЭДС.

Во многих случаях, когда геометрия устройств фиксирована, поток изменяется за счет изменения тока. Поэтому мы сосредоточимся на скорости изменения тока, ΔI/Δt размер 12{ΔI} {}

, как причина индукции. Изменение текущего размера I1 12{I rSub {размер 8{1} } } {}

в одном приборе, катушка 1 на рисунке, наводит ЭДС2 размер 12{«ЭДС» rSub { размер 8{2} } } {}

в другом. Мы выражаем это в форме уравнения как

ЭДС2=-M∆I1∆t, размер 12{«ЭДС» rSub {размер 8{2}} = — M {{∆I rSub {размер 8{1}} } свыше {∆t} } } {}

, где размер M 12{M} {}

определяется как взаимная индуктивность между двумя устройствами. Знак минус является выражением закона Ленца. Чем больше взаимная индуктивность М размером 12{М} {}

, тем эффективнее муфта. Например, катушки в [ссылка] имеют малый размер М 12{M}{}

.

по сравнению с катушками трансформатора в [ссылка]. Единицы для размера M 12{M} {}

(В⋅с)/A=Ом⋅с size 12{ \( V cdot s \) «/A»= %OMEGA cdot s} {}

, который назван henry (H) в честь Джозефа Генри. То есть 1 H=1Ω⋅s size 12{1`H=1` %OMEGA cdot s} {}

.

Природа здесь симметрична. Если мы изменим текущий размер I2 12{I rSub { размер 8{2} } } {}

в катушке 2 наводим ЭДС1 размера 12{«ЭДС» rSub { размер 8{1} } } {}

в катушке 1, что соответствует

ЭДС1=-MΔI2Δt, размер 12{«ЭДС» rSub {размер 8{1} } = — M {{ΔI rSub {размер 8{2} } } свыше {Δt} } } {}

, где размер M 12{M} {}

— то же, что и для обратного процесса. Трансформаторы работают в обратном направлении с той же эффективностью или взаимной индуктивностью М типоразмера 12 {М} {}

.

Большая взаимная индуктивность M размер 12{M} {}

может быть или не быть желательным. Мы хотим, чтобы трансформатор имел большую взаимную индуктивность. Но такой прибор, как электрическая сушилка для белья, может индуцировать на своем корпусе опасную ЭДС, если взаимная индуктивность между его катушками и корпусом велика. Один из способов уменьшения взаимной индуктивности M размера 12{M} {}

** предназначен для встречных катушек, чтобы нейтрализовать создаваемое магнитное поле. (См. [ссылка].)

Самоиндукция , действие закона Фарадея индукции устройства на себя, также существует. Когда, например, ток через катушку увеличивается, магнитное поле и поток также увеличиваются, индуцируя противо-ЭДС, как того требует закон Ленца. И наоборот, если ток уменьшается, индуцируется ЭДС, препятствующая уменьшению. Большинство устройств имеют фиксированную геометрию, поэтому изменение потока полностью связано с изменением тока ΔI размером 12{ΔI} {}

через устройство. ЭДС индукции связана с физической геометрией устройства и скоростью изменения тока. Это дается

ЭДС=-L∆I∆t, размер 12{«ЭДС»= — L { {∆I} свыше {∆t} } } {}

, где размер L 12 {L} {}

** — собственная индуктивность устройства. Устройство, обладающее значительной собственной индуктивностью, называется катушкой индуктивности и обозначается символом в [ссылка].

Знак минус является выражением закона Ленца, указывающим, что ЭДС противодействует изменению тока. Единицами самоиндукции являются генри (Гн), как и для взаимной индуктивности. Чем больше размер собственной индуктивности L 12{L} {}

устройства, тем больше его сопротивление любому изменению тока через него. Например, большая катушка с большим количеством витков и железным сердечником имеет большой размер L 12{L} {}

и не позволит току быстро меняться. Чтобы избежать этого эффекта, маленький размер L 12{L} {}

должно быть достигнуто, например, путем встречной обмотки катушек, как в [ссылка].

Катушка индуктивности 1 Гн представляет собой большую катушку индуктивности. Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим устройство с размером L=1,0 H 12{L=1 «.» 0`Ч} {}

, через который протекает ток 10 А. Что произойдет, если мы попытаемся отключить ток быстро, возможно, всего за 1,0 мс? ЭДС, определяемая как ЭДС=−L(ΔI/Δt) size 12{«ЭДС»= — L \( ΔI/Δt \) } {}

, будет против изменения. Таким образом, будет индуцироваться ЭДС, определяемая как

. Положительный знак означает, что это большое напряжение направлено в том же направлении, что и ток, противодействуя его уменьшению. Такие большие ЭДС могут вызывать искрение, повреждая коммутационное оборудование, поэтому может потребоваться более медленное изменение тока.

Для такого большого наведенного напряжения есть применение. Вспышки камеры используют батарею, две катушки индуктивности, которые функционируют как трансформатор, и систему переключения или осциллятор для создания больших напряжений. (Помните, что нам нужно изменяющееся магнитное поле, вызванное изменяющимся током, чтобы индуцировать напряжение в другой катушке.) Система генератора будет делать это много раз, когда напряжение батареи увеличится до более чем одной тысячи вольт. (Вы можете услышать пронзительный вой трансформатора во время зарядки конденсатора.) Конденсатор сохраняет высокое напряжение для последующего использования при питании вспышки. (См. [ссылка].)

Можно рассчитать размер L 12{L} {}

для индуктора с учетом его геометрии (размера и формы) и знания создаваемого им магнитного поля. В большинстве случаев это сложно из-за сложности создаваемого поля. Итак, в этом тексте индуктивность L размером 12{L} {}

обычно является заданным количеством. Единственным исключением является соленоид, потому что он имеет очень однородное поле внутри, почти нулевое поле снаружи и простую форму. Поучительно вывести уравнение для его индуктивности. Начнем с того, что заметим, что ЭДС индукции определяется законом индукции Фарадея как0003

и по определению собственной индуктивности, как

. Приравнивание этих результатов дает

ЭДС=-NΔΦΔt=-LΔIΔt. размер 12{«ЭДС»= — N {{ΔΦ} над {Δt} } = — L {{ΔI} над {Δt} } } {}

Решение для размера L 12{L} {}

дает

L=NΔΦΔI. размер 12{L=N { {ΔΦ} свыше {ΔI} } } {}

Это уравнение для собственной индуктивности L размера 12{L} {}

устройства действует всегда. Это означает, что собственная индуктивность L размера 12{L} {}

зависит от того, насколько эффективен ток в создании потока; тем эффективнее, чем больше размер ΔΦ 12{ΔΦ} {}

/ ΔI размер 12{ΔI} {}

есть.

Воспользуемся этим последним уравнением, чтобы найти выражение для индуктивности соленоида. Начиная с района А

соленоида фиксирован, изменение потока ΔΦ=Δ(BA)=AΔB

. Чтобы найти ΔB

, отметим, что магнитное поле соленоида задается как B=µ0nI=µ0NIℓ размер 12{B=µ rSub { размер 8{0} } ital «nI»=µ rSub { размер 8{0} } { { ital «NI»} больше {ℓ} } } {}

. (Здесь n=N/л размер 12{n=N/л} {}

, где N

— количество витков и ℓ

— длина соленоида.) Изменяется только ток, так что }

. Замена ΔΦ

в L=NΔΦΔI размер 12{L=N { {ΔΦ} свыше {ΔI} } } {}

дает

L=NΔΦΔI=Nμ0NAΔIℓΔI. размер 12 {L = N { {ΔΦ} над {ΔI} } = N { {μ rSub { размер 8 {0} } ital «NA» { {ΔI} над {ℓ} } } над {ΔI} } } {}

Это упрощается до

L=μ0N2Aℓ(соленоид). размер 12 {L = { {μ rSub { размер 8 {0} } N rSup { размер 8 {2} } A} более {ℓ} } } {}

Это собственная индуктивность соленоида с площадью поперечного сечения A

и длина ℓ

. Обратите внимание, что индуктивность зависит только от физических характеристик соленоида, соответствующих его определению.

Расчет собственной индуктивности соленоида среднего размера

Рассчитайте собственную индуктивность соленоида длиной 10,0 см и диаметром 4,00 см с 200 витками.

Стратегия

Это прямое применение L=μ0N2Aℓ размер 12{L= { {μ rSub { размер 8{0} } N rSup { размер 8{2} } A} более {ℓ} } } { }

, поскольку все величины в уравнении, кроме L size 12{L} {}

, известны.

Решение

Используйте следующее выражение для самоиндукции соленоида:

L=μ0N2Aℓ. размер 12{L= { {µ rSub { размер 8{0} } N rSup { размер 8{2} } A} более {ℓ} } } {}

Площадь поперечного сечения в этом примере равна A=πr2= (3,14…)(0,0200 м)2=1,26×10−3 м2 размер 12{A=πr rSup { размер 8{2} } = \( 3 «.» «14» «.» «.» «.» \) \( 0 «.» «0200»`м \) rSup { size 8{2} } =1 «.» «26» умножить на «10» rSup { размер 8{ — 3} } `m rSup { размер 8{2} } } {}

, N

принимается равным 200, а длина ℓ

равна 0,100 м. Мы знаем, что проницаемость свободного пространства равна µ0=4π×10−7T⋅m/A

. Подстановка их в выражение для L

дает

L=(4π×10-7 Тл⋅м/А)(200)2(1,26×10-3 м2)0,100 м=0,632 мГн.

Обсуждение

Этот соленоид средних размеров. Его индуктивность около миллигенри также считается умеренной.

Одно из распространенных применений индуктивности используется в светофорах, которые могут определять, когда транспортные средства ожидают на перекрестке. Электрическая цепь с индуктором размещена на дороге под местом остановки ожидающего автомобиля. Кузов автомобиля увеличивает индуктивность, и схема меняется, посылая сигнал светофору изменить цвет. Точно так же металлоискатели, используемые для обеспечения безопасности в аэропортах, используют ту же технику. Катушка или индуктор в корпусе металлоискателя действует как передатчик и приемник. Импульсный сигнал в катушке передатчика индуцирует сигнал в приемнике. На самоиндукцию цепи влияет любой металлический предмет на пути. Такие детекторы могут быть настроены на чувствительность, а также могут указывать примерное местонахождение обнаруженного на человеке металла. (Но они не смогут обнаружить пластиковую взрывчатку, подобную той, что была найдена на «подрывнике в нижнем белье».) См. [ссылка].

Энергия, запасенная в индукторе

Из закона Ленца мы знаем, что индуктивности противодействуют изменениям тока. Есть альтернативный взгляд на эту оппозицию, основанный на энергии. Энергия хранится в магнитном поле. Требуется время, чтобы накопить энергию, и также нужно время, чтобы истощить энергию; следовательно, существует оппозиция быстрым изменениям. В индукторе магнитное поле прямо пропорционально току и индуктивности устройства. Можно показать, что энергия, накопленная в катушке индуктивности Eind size 12{E rSub { size 8{«ind»} } } {}

дает

Еинд=12LI2. size 12{E rSub { size 8{«ind»} } = {{1} over {2} } ital «LI» rSup { size 8{2} } } {}

Это выражение похоже на выражение для энергии, запасенной в конденсаторе.

Расчет энергии, запасенной в поле соленоида

Сколько энергии сохраняется в катушке индуктивности 0,632 мГн из предыдущего примера, когда через нее протекает ток 30,0 А?

Стратегия

Энергия определяется уравнением Eind=12LI2 size 12{E rSub { size 8{«ind»} } = {{1} over {2} } ital «LI» rSup { size 8{ 2} } } {}

, и известны все величины, кроме Eind size 12{E rSub { size 8{«ind»} } } {}

.

Решение

Подставляя значение размера L 12{L} {}

, найденное в предыдущем примере, и заданный ток в Eind=12LI2 size 12{E rSub { size 8{«ind»} } = { {1} свыше {2} } итал. «LI» rSup {размер 8{2} } } {}

дает

Eind=12LI2=0,5(0,632×10−3 H)(30,0 A)2=0,284 Дж. выключен. Он не может быть построен мгновенно, если только потребляемая мощность не бесконечна.

Резюме раздела

• Индуктивность — это свойство устройства, которое показывает, насколько эффективно оно индуцирует ЭДС в другом устройстве.
• Взаимная индуктивность — это действие двух устройств, индуцирующих ЭДС друг в друге.
• Изменение тока ΔI1/Δt размер 12{ΔI rSub { размер 8{1} } /Δt} {}

  в одном индуцирует ЭДС

  emf2 size 12{«emf» rSub { size 8{2} } } {}

  во втором:

  ЭДС2=-M∆I1∆t, размер 12{«ЭДС» rSub {размер 8{2}} = — M {{∆I rSub {размер 8{1}} } свыше {∆t} } } {}

  где

  M

  определяется как взаимная индуктивность между двумя устройствами, а знак минус соответствует закону Ленца.

• Симметрично, изменение тока ΔI2/Δt размер 12{ΔI rSub { размер 8{2} } /Δt} {}

  через второе устройство наводит ЭДС

  emf1 size 12{«emf» rSub { size 8{1} } } {}

  в первом:

  ЭДС1=-MΔI2Δt, размер 12{«ЭДС» rSub {размер 8{1} } = — M {{ΔI rSub {размер 8{2} } } свыше {Δt} } } {}

  где

  М

  — та же взаимная индуктивность, что и в обратном процессе.

• Текущие изменения в устройстве индуцируют ЭДС в самом устройстве.
• Самоиндукция — это эффект устройства, индуцирующего ЭДС само по себе.
• Прибор называется катушкой индуктивности, а ЭДС **, индуцируемая в нем изменением тока через него, равна

  ЭДС=-L∆I∆t, размер 12{«ЭДС»= — L { {∆I} свыше {∆t} } } {}

  где

  L размер 12 {L} {}

  — это собственная индуктивность катушки индуктивности, а

  ΔI/Δt размер 12{ΔI/Δt} {}

  — скорость изменения тока через него. Знак минус указывает на то, что ЭДС противодействует изменению тока, как того требует закон Ленца.

• Единицей собственной и взаимной индуктивности является генри (Гн), где 1 H=1 Ω⋅s размер 12{1`H=1` %OMEGA cdot s} {}

  .

• Самоиндукция Размер L 12{L} {}

  катушки индуктивности пропорционален тому, насколько поток изменяется с током. Для

  N размер 12{N} {}

  — виток индуктивности,

  L=NΔΦΔI. размер 12{L=N { {ΔΦ} свыше {ΔI} } } {}

• Самоиндукция соленоида

  L=µ0N2Aℓ(соленоид), размер 12{L= { {µ rSub { размер 8{0} } N rSup { размер 8{2} } A} свыше {ℓ} } } {}

  где

  N размер 12{N} {}

  — это количество витков в соленоиде,

  Размер 12 {A} {}

  — это площадь поперечного сечения,

  ℓ size 12{ℓ} {}

  — его длина, а

  µ0=4π×10−7T⋅m/A размер 12{µ rSub { размер 8{0} } =4π умножить на «10» rSup { размер 8{«-7»} } `T cdot «m/A»} { }

  — проницаемость свободного пространства.

• Энергия, запасенная в индукторе Eind size 12{E rSub { size 8{«ind»} } } {}

  равно

  Еинд=12LI2. size 12{E rSub { size 8{«ind»} } = {{1} over {2} } ital «LI» rSup { size 8{2} } } {}

Концептуальные вопросы

Как бы вы поместили две одинаковые плоские катушки в контакт, чтобы они имели наибольшую взаимную индуктивность? В мере?

Как бы вы сформировали провод заданной длины, чтобы придать ему наибольшую самоиндукцию? В мере?

Проверить, как было сделано без доказательства в [ссылка], что единицы T⋅m2/A=Ω⋅s=H size 12{T cdot m rSup { size 8{2} } /A= %OMEGA cdot s=H } {}

.

Задачи и упражнения

Две катушки расположены близко друг к другу в физической лаборатории, чтобы продемонстрировать закон индукции Фарадея. Ток 5,00 А в одном отключается за 1,00 мс, вызывая 9ЭДС 0,00 В в другом. Чему равна их взаимная индуктивность?

1,80 мГн

Если две катушки, расположенные рядом друг с другом, имеют взаимную индуктивность 5,00 мГн, какое напряжение индуцируется в одной, когда ток 2,00 А в другой отключается через 30,0 мс?

Ток 4,00 А через катушку индуктивности 7,50 мГн отключается за 8,33 мс. Какая ЭДС индуцирует противодействие этому?

3,60 В

Устройство включено, и через него через 0,100 мс проходит ток 3,00 А. Чему равна собственная индуктивность прибора, если ей противодействует ЭДС наведенного напряжения 150 В?

Начиная с emf2=−MΔI1Δt size 12{«emf» rSub { size 8{2} } = — M {{ΔI rSub { size 8{1} } } over {Δt} } } {}

, покажите, что единицы индуктивности (В⋅с)/A=Ом⋅с size 12{ \( V cdot s \) «/A»= %OMEGA cdot s} {}

.

Фотовспышки заряжают конденсатор до высокого напряжения, быстро включая и выключая ток через катушку индуктивности. За какое время необходимо включить или выключить ток 0,100 А через катушку индуктивности 2,00 мГн, чтобы индуцировать ЭДС 500 В?

Большой исследовательский соленоид имеет собственную индуктивность 25,0 Гн. а) Какая ЭДС наведения препятствует его отключению, если ток 100 А через него отключается за 80,0 мс? б) Сколько энергии запасается в катушке индуктивности при полном токе? в) С какой скоростью в ваттах должна рассеиваться энергия, чтобы ток выключился за 80,0 мс? (d) Принимая во внимание ответ на последнюю часть, удивительно ли, что так быстро закрыть его сложно?

(а) 31,3 кВ

(б) 125 кДж

(в) 1,56 МВт

(г) Нет, не удивительно, так как эта мощность очень велика.

(a) Рассчитайте собственную индуктивность соленоида длиной 50,0 см и диаметром 10,0 см, имеющего 1000 витков. б) Сколько энергии запасается в этом индукторе при протекании через него тока силой 20,0 А? в) Как быстро его можно выключить, если ЭДС индукции не может превышать 3,00 В?

Прецизионный лабораторный резистор изготовлен из витка проволоки диаметром 1,50 см и длиной 4,00 см и имеет 500 витков. а) Чему равна его собственная индуктивность? б) Какая средняя ЭДС индуцируется, если ток 12,0 А через него включается за 5,00 мс (одна четвертая периода для переменного тока частотой 50 Гц)? в) Какова его индуктивность, если его укоротить наполовину и намотать встречно (два слоя по 250 витков в противоположных направлениях)?

(а) 1,39 мГн

(б) 3,33 В

(в) Ноль

Нагревательные спирали в фене имеют диаметр 0,800 см, общую длину 1,00 м и 400 витков. а) Какова их полная собственная индуктивность, если предположить, что они действуют как одиночный соленоид? б) Сколько энергии запасается в них при токе 6,00 А? (c) Какая средняя ЭДС препятствует их отключению, если это делается за 5,00 мс (одна четвертая часть цикла для переменного тока с частотой 50 Гц)?

Когда ток 20,0 А через индуктор отключается за 1,50 мс, индуцируется ЭДС 800 В, противодействующая изменению. Каково значение собственной индуктивности?

60,0 мГн

Как быстро может быть отключен ток 150 А через индуктор 0,250 Гн, если ЭДС индукции не может превышать 75,0 В?

Integrated Concepts

Очень большой сверхпроводящий соленоид, такой как тот, который используется в МРТ, сохраняет 1,00 МДж энергии в своем магнитном поле при токе 100 А. а) Найдите его индуктивность. (б) Если катушки «идут нормально», они приобретают сопротивление и начинают рассеивать тепловую энергию. Какое повышение температуры произойдёт, если вся накопленная энергия пойдет на нагрев магнита массой 1000 кг, если его средняя удельная теплоемкость равна 200 Дж/кг·ºC

?

(а) 200 ч

(б) 5,00ºC

Необоснованные результаты

Катушка индуктивности 25,0 Гн отключает ток 100 А за 1,00 мс. а) Какое напряжение индуцируется, чтобы противостоять этому? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка являются ответственными?

Глоссарий

индуктивность

свойство устройства, описывающее, насколько эффективно оно создает ЭДС в другом устройстве

взаимная индуктивность

насколько эффективно пара устройств индуцирует ЭДС друг в друге

Генри

единица индуктивности; 1H=1Ω⋅s размер 12{1`H=1` %OMEGA cdot s} {}

самоиндукция

насколько эффективно устройство создает ЭДС само по себе

индуктор

устройство со значительной собственной индуктивностью

энергия, запасенная в катушке индуктивности

не требует пояснений; рассчитано по Eind=12LI2 size 12{E rSub { size 8{«ind»} } = {{1} over {2} } ital «LI» rSup { size 8{2} } } {}

---


Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4. 0 International License.

Вы также можете бесплатно скачать на http://cnx.org/contents/[email protected]

Атрибуция:

• По вопросам, касающимся этой лицензии, обращайтесь по адресу [email protected].
• Если вы используете данный учебник в качестве библиографической ссылки, то цитировать его следует следующим образом: Колледж OpenStax, физика. OpenStax CNX. http://cnx.org/contents/[email protected].
• Если вы распространяете этот учебник в печатном формате, вы должны указать на каждой физической странице следующее указание авторства: «Загрузите бесплатно по адресу http://cnx.org/contents/[email protected]».
• Если вы распространяете часть этого учебника, вы должны сохранять при каждом просмотре страницы в цифровом формате (включая, помимо прочего, EPUB, PDF и HTML) и на каждой физической печатной странице следующее указание авторства: «Скачать бесплатно на http://cnx.