Site Loader

Помогите с решением!!! Лабораторная работа № 4 Физика 9 класс Перышкин

Цель работы: Изучить явление электромагнитной индукции.
Оборудование: Миллиамперметр, катушка-моток, магнит дугообразный, источник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита, реостат, ключ, провода соединительные, модель генератора электрического тока (одна на класс).
Указания к работе:
1.    Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра.
2.    Наблюдая за показаниями миллиамперметра, подводите один из полюсов магнита к катушке, потом на несколько секунд остановите магнит, а затем вновь приближайте его к катушке, вдвигая в неё (рис. 196). Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток во время движения магнита относительно катушки; во время его остановки.
 
Запишите, менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку, во время движения магнита; во время его остановки.
4.     На основании ваших ответов на предыдущий вопрос сделайте и запишите вывод о том, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.
5.     Почему при приближении магнита к катушке магнитный поток, пронизывающий эту катушку, менялся? (Для ответа на этот вопрос вспомните, во-первых, от каких величин зависит магнитный поток Ф и, во-вторых, одинаков

ли модуль вектора индукции В магнитного поля постоянного магнита вблизи этого магнита и вдали от него.)
6.     О направлении тока в катушке можно судить по тому, в какую сторону от нулевого деления отклоняется стрелка миллиамперметра.
Проверьте, одинаковым или различным будет направление индукционного тока в катушке при приближении к ней и удалении от неё одного и того же полюса магнита.
 
4.      Приближайте полюс магнита к катушке с такой скоростью, чтобы стрелка миллиамперметра отклонялась не более чем на половину предельного значения его шкалы.
Повторите тот же опыт, но при большей скорости движения магнита, чем в первом случае.
При большей или меньшей скорости движения магнита относительно катушки магнитный поток Ф, пронизывающий эту катушку, менялся быстрее?
При быстром или медленном изменении магнитного потока сквозь катушку сила тока в ней была больше?
На основании вашего ответа на последний вопрос сделайте и запишите вывод о том, как зависит модуль силы индукционного тока, возникающего в катушке, от скорости изменения магнитного потока Ф, пронизывающего этукатушку.
5.      Соберите установку для опыта по рисунку 197.
6.      Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток в следующих случаях:
а) при замыкании и размыкании цепи, в которую включена катушка 2;
б) при протекании через катушку 2 постоянного тока;
в) при увеличении и уменьшении силы тока, протекающего через катушку 2, путём перемещения в соответствующую сторону движка реостата.
10. В каких из перечисленных в пункте 9 случаев меняется магнитный поток, пронизывающий катушку 1? Почему он меняется?
11. Пронаблюдайте возникновение электрического тока в модели генератора (рис. 198). Объясните, почему в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает индукционный ток.
  Рис. 196

 
 Рис. 197                                                                               Рис. 198
 

Магнитный поток

В этой статье приведены хорошие стартовые задачи по теме “магнитный поток”. Задачи несложные, вполне можно начинать изучать эту тему с их использованием.

Задача 1. За с магнитный поток, пронизывающий проволочную рамку, равномерно уменьшается от некоторого значения до нуля. При этом в рамке генерируется ЭДС, равная 4 В. Чему равен начальный магнитный поток  через рамку?
ЭДС равна

   

Так как поток уменьшился до нуля, то его изменение . Следовательно,

   

   

Ответ: 8 Вб

Задача 2. Рамка площадью см с числом витков и сопротивлением Ом находится в однородном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости рамки. Какой заряд пройдет по рамке при ее повороте на 90°? мТл.
Поток через один виток равен , а через витков –

   

При повороте рамки поток изменится до нуля, следовательно, . Тогда ЭДС

   

Но ток равен

   

Тогда

   

   

   

Ответ: 2,5 мКл
Задача 3. За какое время магнитный поток сквозь один виток катушки, содержащей 50 витков, изменился с 5 до 1 мВб, если в результате этого изменения по катушке сопротивлением 100 Ом прошел индукционный ток силой  0,1 А?

По закону Ома

   

Откуда

   

Ответ: 0,02 с


Задача 4.  Рамка, имеющая 100 витков площадью см каждый, вращается вокруг вертикальной оси, принадлежащей плоскости рамки, в горизонтальном постоянном однородном магнитном поле с индукцией В = 2 мТл. Средняя ЭДС индукции, возникающая на зажимах рамки за четверть периода,  равна 8 мВ. Сколько оборотов делает рамка за 10 с?

За четверть периода поток изменяется от максимального до нулевого, так как рамка повернется на 90 градусов за это время. Поэтому

   

   

   

   

Итак, рамка повернется на 90 градусов за с, следовательно, на 360 градусов она повернется за 0,5 с, ну а за 10 с – успеет повернуться 20 раз.

Ответ: 20 оборотов.
Задача 5. Проволочную рамку поместили в однородное периодически изменяющееся магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Выберите два верных утверждения.

1) Сила тока будет изменяться обратно пропорционально величине индукции.

2) Сила тока будет периодически изменяться по величине.

3) Сила тока будет равна нулю.

4) Сила тока будет изменяться по направлению.

Так как поле изменяется, то будет меняться поток чрез рамку. Следовательно, в рамке будет наводиться ЭДС, которая тоже будет переменной. И ток вследствие этого будет переменным. Так как поле меняется периодически, то будут периоды, когда индукция нарастает, и будут периоды убывания. Значит, ЭДС будет менять знак, а следовательно,  ток тоже будет менять направление.
Ответ: 24
Задача 6. В проволочное кольцо вставили магнит, при этом по кольцу прошел заряд Кл. Определите магнитный поток, пересекающий кольцо, если сопротивление кольца 30 Ом.

   

Ток равен

   

Тогда

   

   

   

   

Ответ: 600 мкВб

Задача 7. Длинную изолированную проволоку А) наматывают на катушку, а концы проволоки присоединяют к гальванометру, Б) складывают вдвое  и наматывают на катушку, концы проволоки присоединяют к гальванометру (см. рис.).

К задаче 7

Появится ли индукционный ток в катушке при введении в нее полосового магнита?

1) да, появится ток
2) нет, тока в катушке не будет
3) да, но ток будет появляться только в случае, если сложенный провод намотан по часовой стрелке, а магнит вдвигают северным полюсом
4) да, но ток будет появляться только в случае, если сложенный провод намотан против часовой стрелки, а магнит вдвигают северным полюсом .
В случае А появится, в случае B – нет.  В случае A поток изменяется, следовательно, наводится ЭДС, и возникает ток. Катушка, намотанная так, как показано на рисунке, называется бифиллярной.  Магнитное поле, созданное одной обмоткой равно и направлено противоположно созданному другой, приводя к взаимонейтрализации магнитных полей. Так что во втором случае в половине провода наводится ЭДС одного знака,  а во второй половине провода – ЭДС другого знака, которые компенсируют друг друга.

Ответ:  12
Задача 8. Виток, замкнутый на гальванометр, поместили в пространство между полюсами электромагнита, магнитное поле в котором изменяется по некоторому закону. При этом изменение тока в контуре от времени описывает зависимость на рисунке.

К задаче 8 – рисунок 1

Какой график может соответствовать изменению значения индукции магнитном поле от времени?

К задаче 8 – рисунок 2

Чтобы решить эту задачу, нужно смотреть не на числа, а на фазы изменения тока и индукции в контуре. Ток в первый момент максимален, следовательно, ЭДС максимальна, ведь по фазе они совпадают друг с другом. Поток же всегда опережает ЭДС на 90 градусов, то есть на четверть периода. Остается найти график, сдвинутый на четверть периода от заданного: первый и третий отпадают, из оставшихся подойдет №2. Индукция на этом графике опережает ток как раз на 90 градусов.

Ответ: 2
Задача 9. Координата перемычки, движущейся вдоль оси Х по параллельным металлическим стержням (см. рис.), изменяется по законам:

К задаче 9

А) ;

Б) .

Какой из графиков соответствует зависимости индукционного тока от времени в каждом случае в первые 0,5 с? Вся система находится в поcтоянном однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости, в которой лежат перемычка и стержни.

Графики зависимостей тока от времени

Определим, как меняется скорость. Для этого возьмем производную координаты по времени:

A)
Б)
В момент времени 0,5 с скорость в случае А) будет равна (-1), а в случае Б)  – (+2). То есть в первом случае площадь рамки увеличивается, и индукционный ток будет таким, чтобы уменьшить поток, то есть будет направлен против часовой стрелки, а в случае Б) наоборот, по часовой, так как будет стремиться восстановить уменьшающийся поток.  Скорость в обоих случаях непостоянна, но меняетсн по линейному закону,  значит, ток будет меняться линейно. Графики 1 и 3 – отбрасываем. В первом случае начальная скорость есть, значит, какой-то ток на начало отсчета уже присутствовал, а во втором – нет, поэтому для второго случая выберем график 2, а для первого – 4.

Ответ: 42


Задача 10. В однородном магнитном поле с индукцией В = 5 мТл движется металлический стержень длиной см перпендикулярно вектору магнитной индукции со скоростью 2 м/с (см. рис.). Какова разность потенциалов, возникающая между концами стержня?

К задаче 10

Так как стержень движется перпендикулярно, то угол между линиями индукции и скоростью равен , а синус этого угла – 1, поэтому

   

Ответ: 5 мВ

Тема 4. Магнитные цепи с переменными магнитными потоками

1.Число витков обмотки w при U = 220 B, f = 50 Гц, Фm = 0,005 Вб равно …

2) 200

2. Магнитная индукция В в магнитопроводе при напряжении сети U = 220 B, частоте f = 50 Гц, числе витков w = 500, поперечном сечении S = 210 -3 м2 равна

1) 1 Тл

3.Магнитный поток Фm в магнитопроводе при U = 220 B, f = 50 Гц, w = 500 витков равен

2) 0,002 Вб

4.Выражение первого закона Кирхгофа для разветвленной магнитной цепи имеет вид

4) Ф1 + Ф2 — Ф3 = 0

5. Выражение для электродвижущей силы в катушке с ферромагнитным сердечником имеет вид

1) E=4,44wf

Фm

6. Число витков обмотки w при U = 220 B, f = 50 Гц, Фm = 0,002 Вб равно

1) 500

7. Магнитный поток Фm в магнитопроводе при U = 220 B, f = 50 Гц, w = 200 витков равен

3) 0,005 Вб

8. Если уменьшить амплитуду синусоидального напряжения  на катушке со стальным сердечником, то амплитуда магнитного потока

2) уменьшится

9. Если увеличить амплитуду синусоидального напряжения на катушке со стальным сердечником, то амплитуда магнитного потока …

1) увеличится

10. При неизменном напряжении U увеличена частота f в два раза магнитный поток Ф …

1) уменьшится в два раза

11. При неизменном напряжении U увеличена частота f в четыре раза магнитный поток Ф …

1) уменьшится в четыре раза

12. При неизменном напряжении U снижена частота переменного тока f в два раза, то магнитный поток Ф …

1) увеличится в два раза

13. При увеличении напряжения U и частоты переменного тока f в два раза, то магнитный поток Ф …

1) не изменится

14. При увеличении напряжения U и частоты переменного тока f в четыре раза , то магнитный поток Ф …

1) не изменится

15. При уменьшении напряжения U и частоты переменного тока f в четыре раза , то магнитный поток Ф …

4) не изменится

16.При увеличении числа витков w и частоты переменного тока f в четыре раза , то магнитный поток Ф …

1) уменьшится в шестнадцать раз

17. При уменьшении числа витков w и частоты переменного тока f в два раза, то магнитный поток Ф …

1) увеличится в четыре раза

18. Расчетная формула связывающая магнитный поток Фm , напряжение U, число витков w и частоту переменного тока f

2)

19. Фаза переменного магнитного потока Ф катушки со стальным сердечником …

2) совпадает с фазой переменного тока

20. Максимальный ток в катушке со стальным сердечником возникает при…

1) Уменьшении частоты f до нуля

Дидактическая единица ГОС

« Электромагнитные устройства, электрические машины, основы электропривода и электроснабжения»

Тема 1. Трансформаторы

1. Двухобмоточный трансформатор указан на рисунке стрелкой

(1)

2.Трехфазный трансформатор «звезда-звезда» указан на рисунке стрелкой

(3)

3. Трехфазный трансформатор «звезда-треугольник» указан на рисунке стрелкой

(4)

4. Автотрансформатор указан на рисунке стрелкой …

(5)

5. Дроссель указан на рисунке стрелкой …

6. Опыту холостого хода соответствует схема

7. Опыту короткого замыкания соответствует схема…

8. Опыту номинального напряжения нагрузки соответствует схема…

9. Опыту номинального тока нагрузки соответствует схема…

10. Магнитопровод трансформатора выполняется из электротехнической стали с целью

2) увеличения коэффициента магнитной связи между обмотками

11. Магнитопровод трансформатора собирается из отдельных тонких изолированных друг от друга листов с целью

4) уменьшения потерь на вихревые токи

12. Показание амперметра при уменьшении числа витков первичной обмотки трансформатора путем перевода переключателя П из положения а в положение б

1) увеличится

2) не изменится

3) уменьшится

13. Показания ваттметра при уменьшении числа витков первичной обмотки трансформатора путем перевода переключателя П из положения а в положение б

1) увеличится

14. Показание амперметра, при уменьшении числа витков первичной обмотки трансформатора путем перевода переключателя П из положения а в положение б

1) увеличится

15. Показание вольтметра при уменьшении числа витков первичной обмотки трансформатора путем перевода переключателя П из положения а в положение б

1) увеличится

16. Потери в стали сердечника при уменьшении толщины листов магнитопровода трансформатора и неизменной активной части его сечения

1) уменьшатся

17. Потери в стали сердечника трансформатора определяют в режиме

1) холостого хода

18. Потери в меди трансформатора определяют в режиме

2) короткого замыкания

19. Коэффициент трансформации – К двухобмоточного трансформатора с числом витков первичной – W1 и вторичной – W2 обмоток

1)

20. Коэффициент полезного действия трансформатора, у которого мощность выделяемая на нагрузке, потери в стальном сердечнике, потери в обмотках трансформатора

1)

21. При увеличении тока нагрузки трансформатора в полтора раза магнитный поток …

4) Не изменится

22. Отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток трансформатора равно …

1) Отношению числа витков обмоток

23. Уменьшение вторичного напряжения трансформатора при увеличении его нагрузки происходит …

1) Из-за увеличения мощности нагрузки

24. Для чего сердечник трансформатора набирают из отдельных пластин?

3) для снижения потерь на вихревые токи

25. Известны ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора: Е1= 10 В, Е2 = 130 В; число витков первичной обмотки W1 = 20.

Определить число витков вторичной обмотки

1) 2 2) 130 3) 260 4) 200

26. Зависимость потерь мощности в обмотках трансформатора от коэффициента нагрузки указаны стрелкой …

(

3

3)

27. Зависимость потерь мощности в сердечнике трансформатора от коэффициента нагрузки …

(2)

28. Зависимость коэффициента полезного действия от коэффициента нагрузки указана на рисунке стрелкой

2

(1)

29. Внешняя характеристика трансформатора при активном характере нагрузки указана цифрой …

(2)

30. Внешняя характеристика трансформатора при индуктивном характере нагрузки указана цифрой …

(3)

31. Внешняя характеристика трансформатора при ёмкостной нагрузке указана цифрой …

(1)

32. Схема замещения работы трансформатора в режиме короткого замыкания изображена на рисунке …

(3)

33. Эквивалентная Т — образная схема замещения трансформатора представлена на рисунке …

(1)

34.Эквивалентная Г – образная схема замещения трансформатора представлена на рисунке …

(2)

3.5. Постоянный ток

271. Катушка из медной проволоки имеет сопротивление . Масса проволоки . Сколько метров проволоки и какого диаметра намотано на катушке?

272. Определить в каких диапазонах может изменяться удельное сопротивление углеродных нанотрубок, если при измерении сопротивления нанотрубок диаметром от 1,4 до 50 нм и длиной от 1 до 5 мкм, было получено одинаковое значение, равное R=12,9 кОм. Рассчитать силу тока в нанотрубке с минимальной проводимостью, если предельная плотность тока составляет jmax=107 А/см2.

273. Сила тока i в проводнике изменяется со временем согласно уравнению i = B+Ct, где B = 4 А, C = 2 А/с. Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за время от t1 = 2 c до t2 = 6 c? При какой силе постоянного тока I через поперечное сечение проводника проходит такое же количество электричества?

274. Два цилиндрических проводника равной длины, один из меди, а другой из алюминия, имеют одинаковые сопротивления. Во сколько раз медный провод тяжелее алюминиевого?

275. Вольфрамовая нить электрической лампочки накаливания имеет в накаленном состоянии температуру tо = 2300 оC. Какова плотность j и сила тока I, протекающего по нити, если её диаметр d = 20 мкм, длина l = 0,5 м, а напряжение на нити U = 200 В? Удельное сопротивление вольфрама при 0 оС равно 0 = 5,510-8 Омм, температурный коэффициент сопротивления = 4,610-3 К-1.

276. Определить плотность и силу тока в плазменной дуге плазмотрона, если концентрация электронов в дуге ne=1019 м-3, диаметр дуги 5 мм, электронная температура Te=105 К.

277. Элемент с ЭДС 1,1 В и внутренним сопротив-лением 1 Ом замкнут на внешнее сопротивление 9 Ом.

Найти:

1) силу тока в цепи;

2) падение потенциала во внешней цепи;

3) падение потенциала внутри элемента;

4) КПД источника.

278. При внешнем сопротивлении R1 = 3,75 Ом в цепи протекает ток I1 = 0,5 A, когда в цепь последовательно с первым сопротивлением ввели еще сопротивление R2 = 1,0 Ом, сила тока стала равной I2 = 0,4 A. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление r источника, а также определить силу тока короткого замыкания.

279. Электрическая цепь состоит из источника тока с ЭДС  = 10 В и внутренним сопротивлением r = 2 Ом и параллельно подключенных сопротивления R = 3 Ом и конденсатора емкостью С = 100 мкФ. Определить заряд на обкладках конденсатора.

280. Имеются два одинаковых элемента с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,3 Ом. Как надо сое-динить эти элементы (последовательно или парал-лельно), чтобы получить бÓльшую силу тока, если: 1) внешнее сопротивление 0,2 Ом; 2) внешнее сопро-тивление 16 Ом? Вычислить силу тока в каждом из этих случаев.

3.6. Электромагнетизм

301. По контуру в виде равностороннего треугольника течет ток силой 50 А. Сторона треугольника равна 20 см. Определить магнитную индукцию В в точке пересечения высот.

302. По двум бесконечно длинным прямым проводникам текут, как показано на рис. 13, одинаковые токи силой I1= I2= 60 А. Определить магнитную индукцию (В) в точке А, равноудаленной от проводников на расстояние d= 10 см. Угол = 60.

303. По изогнутому под углом 120 длинному проводу течет ток силой I= 20 А. Определить напряженность поля на биссектрисе угла в точке А, отстоящей от вершины угла O на 15 см (рис. 14).

304. Радиусы кольцевых токов силой I1= 10 А и I2= 5 А равны r1= 16 см и r2= 12 см. Они имеют общий центр, и их плоскости расположены под углом = 60. Найти напряженность магнитного поля в точке А, являющейся общим центром витков. Рассмотреть два случая направления токов в витках (рис. 15).

305. На рис. 16 изображен бесконечно длинный провод, изогнутый под прямым углом. Определить индукцию магнитного поля В в точке А, лежащей на биссектрисе угла и отстоящей на 10 см от его вершины O, если по проводу течет ток силой I= 20 А.

306. По двум скрещенным под прямым углом и почти касающимся друг друга бесконечно длинным проводам текут токи силой I1= 100 А и I2= 200 А. Определить индукцию поля в точке А, отстоящей от проводов на d= 10 см. Рассмотреть все возможные направления токов (рис. 17).

307. По кольцу радиусом R= 20 см течет ток силой I= 100 А. Определить магнитную индукцию В в точке А, лежащей на оси кольца (рис. 18). Угол = 45.

308. Расстояние между параллельными длинными проводами с токами силой 50 и 100 А равно 16 см. Токи текут в противоположных направлениях. Как расположена линия, на которой индукция поля равна нулю? На каком расстоянии она находится от провода с током силой 50 А?

309. По изолированному кольцевому проводнику радиусом 20 см течет ток силой 10 А. Перпендикулярно плоскости кольца проходят два длинных провода с токами силой 10 и 20 А так, что они касаются кольца в точках, лежащих на противоположных концах диаметра. Определить индукцию в центре кольца, когда токи текут в одинаковых или в противоположных направлениях.

310. По проводнику, согнутому в виде прямоугольника со сторонами 8 и 12 см, течет ток силой 50 А. Определить напряженность Н и индукцию В магнитного поля в точке пересечения диагоналей прямоугольника.

311. По двум параллельным проводам длиной 5 м каждый текут в одинаковом направлении одинаковые токи силой I= 500 А. Расстояние между проводами d= 10 см. Определить силу, действующую на проводники, если они находятся в магнитном поле B=1 мТл, направленном перпендикулярно плоскости проводников.

312. По трем параллельным проводам, находящимся на расстоянии d= 20 см друг от друга, текут одинаковые токи силой 400 А. В двух проводах направление токов совпадает. Вычислить силу, действующую на единицу длины каждого проводника.

313. Квадратная проволочная рамка расположена в одной плоскости с прямым длинным проводом так, что две ее стороны параллельны проводу. По рамке и проводу текут одинаковые токи силой I= 200 А. Определить силу, действующую на рамку, если ближайшая к проводу сторона рамки находится на расстоянии, равном ее длине а= 4 см.

314. Два параллельных проводника длиной l= 1 м находятся в однородном магнитном поле на расстоянии 10 см друг от друга. По проводникам текут равные токи силой 10 А. Внешнее магнитное поле перпендикулярно плоскости проводников, и его индукция равна 0,2 мТл. Чему равны силы, действующие на проводники, когда токи в них текут в одинаковых или противоположных направлениях?

315. В однородном магнитном поле напряженностью 500 А/м находятся два параллельных проводника длиной l= 1 м каждый, по которым в одном направлении текут токи силой 50 А. Взаимное расположение проводников остается неизменным, но плоскость проводников может располагаться под различными углами по отношению к направлению однородного поля. Чему равны максимальное и минимальное значения сил, действующих на проводники? Расстояние между проводниками равно d= 10 см.

316. Сила тока в электродуге плазмотрона равна 200 А. Для создания эффекта сканирующего воздействия плазменной дуги на поверхность материала на дугу воздействуют поперечным магнитным полем, изменяющимся по закону B=B0·sin(2t), B0=0,02 Тл, =50 Гц. Определить среднее значение модуля отклоняющей силы в расчете на единицу длины дуги.

317. Электрическая цепь замкнута подвижным проводником длиной l = 0,5 м, который движется вертикально вниз с постоянной скоростью. Цепь находится в поперечном магнитном поле с индукцией В = 0,5 Тл. Мощность, отдаваемая источником питания в цепь равна Р = 2,5 Вт, общее сопротивление цепи равно R = 15 Ом. Определить массу проводника.

318. По трем параллельным проводникам, находящимся на расстоянии d= 10 см друг от друга, текут одинаковые токи силой I= 100 А. Во всех проводах направления токов совпадают. Вычислить для каждого из проводов отношение силы, действующей на него, к его длине.

319. Проводник длиной l= 80 см подвешен горизонтально на двух пружинах жесткостью по 200 Н/м. По проводу течет ток силой I= 10 А. При включении однородного магнитного поля, направленного перпендикулярно проводнику, он опускается на 2 см. Найти магнитную индукцию поля.

320. Горизонтальные рельсы, находятся на расстоянии l = 0,3 м, друг от друга. На них лежит стержень, перпендикулярный рельсам. Какой должна быть индукция однородного магнитного поля для того, чтобы стержень начал двигаться, если по нему пропускается ток силой I0 = 50 А? Коэффициент трения стержня о рельсы = 0,02. Масса стержня равна m = 0,5 кг.

321. Электрон вращается в поперечном магнитном поле с частотой n = 55,5∙106 об/с. Определить индукцию магнитного поля.

322. В однородное магнитное поле с индукцией B= 0,01 Тл влетела частица, несущая элементарный заряд, и стала двигаться по окружности радиусом R= 0,5 мм. Определить момент импульса частицы L при ее движении в магнитном поле.

323. Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов U=1 кВ в электрическом поле, влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определить смещение траектории электрона после того, как он вылетит из магнитного поля, если индукция поля В= 2 мТл.

324. Заряженная частица с кинетической энергией Т= 2 кэВ движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом R= 4 мм. Определить силу Лоренца FЛ, действующую на частицу со стороны поля.

325. Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле с напряженностью Н = 5 кА/м. Определить частоту вращения электрона.

326. Электрон движется в магнитном поле с индукцией В= 4 мТл по окружности радиусом R= 0,8 см. Определить кинетическую энергию электрона.

327. Протон и -частица, ускоренные одинаковой разностью потенциалов, влетают в однородное магнитное поле. Во сколько раз радиус кривизны траектории протона больше радиуса кривизны траектории -частицы?

328. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией В= 10 мТл по окружности радиусом R= 1,5 см. Определить период обращения электрона и его скорость.

329. В однородном магнитном поле с индукцией В= 2 Тл движется -частица, траектория движения которой представляет собой окружность радиусом R= 1 см. Определить кинетическую энергию частицы.

330. Заряженная частица движется по прямолинейной траектории в скрещенных под прямым углом электрическом и магнитном полях с напряженностями, равными соответственно Е= 200 В/см и Н= 1 кА/м. Траектория частицы перпендикулярна как вектору ,так и вектору .Определить скорость движения частицы.

331. Проводник длиной l= 50 см, по которому те­чет ток силой I= 1 А, движется перпендикулярно магнитному полю напряженностью H= 20 А/м (= 1) со скоростью v= 50 км/ч. Определить работу при пере­мещении проводника в течение t= 1 ч.

332. Проводник длиной l= 0,6 м сопротивлением R= 0,05 Ом движется в плоскости, перпендикулярной однородному магнитному полю с индукцией B= 0,5 Тл. По проводнику течет ток силой I= 4 А. Скорость движения проводника v= 0,8 м/с. Во сколько раз мощность, затраченная на перемещение проводника в магнитном поле, отличается от мощности, затраченной на его нагревание?

333. В горизонтальной плоскости вращается прямолинейный проводник длиной l= 0,5 м вокруг оси, проходящей через его конец. При этом он нормально пересекает вертикальное однородное магнитное поле напряженностью H= 50 А/м (= 1). По проводнику течет ток силой I= 4 А, а скорость его вращения равна n= 20 об/с. Вычислить работу вращения проводника за t= 2 мин.

334. В плоскости, перпендикулярной магнитному полю напряженностью H= 100 А/м, вращается с частотой n= 50 об/с прямолинейный проводник длиной l= 1 м, по которому течет ток силой I= 10 А. Ось вращения проходит через один из концов проводника. Определить работу, совершаемую полем за t= 10 мин.

335. Виток радиусом r= 20 см, по которому течет ток силой I= 50 А, свободно установился в поле напряженностью Н= 1 кА/м. Затем виток повернули относительно диаметра на угол 30. Определить совершенную при этом работу.

336. Определить магнитный поток Ф, пронизывающий плоский контур площадью S= 20 см2, если он находится в однородном магнитном поле с индукцией В= 0,03 Тл и его плоскость составляет угол 60 с направлением линий индукции.

337. Числовая плотность витков соленоида равна n= 8 витков/см. В средней части соленоида помещен круговой виток диаметром d= 4 см. Плоскость витка расположена под углом 60 к оси соленоида. Определить магнитный поток Ф, пронизывающий виток, если по обмотке соленоида течет ток силой I= 1 А.

338. Виток, в котором поддерживается постоянная сила тока, равная I= 60 А, свободно установился в магнитном поле с индукцией В= 20 мТл. Диаметр витка равен d= 10 см. Какую работу нужно совершить для того, чтобы повернуть виток относительно оси, совпадающей с диаметром, на угол 60?

339. В проволочное кольцо, присоединенное к баллистическому гальванометру, вставили прямой магнит. При этом по цепи прошел заряд q= 50 мкКл. Определить изменение магнитного потока через кольцо, если известно, что сопротивление цепи гальванометра равно R= 10 Ом.

340. Круговой контур радиусом r= 2 см помещен в однородное магнитное поле напряженностью H= 2 кА/м перпендикулярно силовым линиям. По контуру течет ток силой I= 2 А. Какую работу надо совершить, чтобы повернуть контур на угол 90 вокруг оси, совпадающей с диаметром контура?

341. По графику, представленному на с.117, определить магнитную проницаемость стали для значений индукции намагничивающего поля, равных B1= 0,4 мТл и B2= 1,2 мТл.

342. Во сколько раз изменится магнитный поток, если чугунный сердечник в соленоиде заменить стальным того же размера? Индукция намагничивающего поля В= 2,2 мТл (см. рисунок на с.117).

343. Внутри соленоида без сердечника индукция поля равна B= 2 мТл. Используя рисунок на с.117, определить, каким станет магнитный поток, если в соленоид ввести чугунный сердечник с площадью поперечного сечения S= 100 см2.

344. Соленоид содержит N= 500 витков. При силе тока I = 10 А магнитный поток равен Ф= 80 мкВб. Определить индуктивность соленоида.

345. Соленоид имеет стальной полностью размагниченный сердечник объемом V= 500 см3. Напряженность магнитного поля соленоида при силе тока I= 0,5 А равна H= 1 кА/м. Используя рисунок на с.117, определить индуктивность соленоида.

346. Обмотка соленоида с железным сердечником содержит N= 600 витков. Длина сердечника l= 40 см. Используя рисунок на с.117, определить, во сколько раз изменится индуктивность соленоида, если сила тока, протекающего по обмотке, возрастет от 0,4 до 1 А.

347. На железный полностью размагниченный сердечник диаметром d= 5 см и длиной l= 80 см намотано N= 2,4103 витков провода. Используя рисунок на с.117, определить индуктивность получившегося соленоида при силе тока I= 0,6 А.

348. Тороид выполнен из мягкой стали. Индукция поля одинакова во всех точках внутри тороида и равна B= 1,2 Тл. Диаметр проволоки, из которой сделана однослойная обмотка, равен d= 1 мм, объем тороида V= 1,0 дм3. Определить индуктивность тороида и ток, текущий по его обмотке.

349. Используя рисунок на с.117, составьте таблицу изменения магнитной проницаемости в зависимости от напряженности магнитного поля для стали с шагом 500 А/м. Постройте график.

350. Используя рисунок на с.117, определить, как изменится магнитный поток, если железный сердечник в соленоиде заменить стальным, диаметр которогов1,5разабольше,чемжелезного,при той же длине. Индукция намагничивающего поля равна 2 мТл.

351. Источник питания с ЭДС = 10 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом замыкается проводящим проводом длиной l = 4 м на внешнее сопротивление R = 4 Ом. Затем цепь помещается во внешнее поперечное магнитное поле с индукцией, возрастающей со скоростью B/t = 3,14 Тл/c. Определить максимально возможное значение силы тока цепи в магнитном поле. Сопротивлением провода пренебречь.

352. Рамка площадью S= 400 см2 имеет N= 100 витков провода и вращается с периодом T= 20 мс в однородном магнитном поле с индукцией B= 10 мТл вокруг оси, перпендикулярной магнитному полю. Концы провода через скользящие контакты замкнуты на сопротивление R= 50 Ом. Определить силу тока, протекающего через сопротивление. Какова частота протекающего тока?

353. Катушка диаметром D = 10 см намотана из медного провода сечением S = 0,1 мм2 и содержит N = 50 витков. Определите: 1)максимальное значение ЭДС индукции max в катушке при её вращении c частотой 50 об/с в магнитном поле с индукцией В=0,1 Тл; 2)максимальный ток в катушке Imax. Удельное электрическое сопротивление меди 0=1,710-8 Омм.

354. Из 2-х кусков проволоки одинаковой длины изготовлены круглый и квадратный контуры. Контуры помещены в переменное поперечное магнитное поле. Каково отношение индуктивных токов в этих контурах (Iквад/Iкруг) при одинаковой скорости изменения силы тока?

355. Из медного проводника длиной l=30 см и сечением S0=10 мм2 изготовлен круговой контур и помещен в поперечное, убывающее по закону B=B0Сt (B0=0,5 Тл, С=0,05 Тл/c) магнитное поле. Определить ЭДС индукции и силу тока в контуре в момент времени t=4 c. Удельное электрическое сопротивление меди 0 = 1,710-8 Омм

356. Плоский проволочный виток площади S=200 см2 и сопротивлением R=2 Ом расположен в магнитном поле, индукция которого возрастает по закону B = Сt2 (С=10 мТл/c2). Определите силу тока в контуре в момент t=2 c. Сделайте рисунок, указав направление индукционного тока.

357. Цепь состоит из катушки с индуктивностью L= 0,1 Гн и источника тока, после отключения которого без разрыва цепи сила тока уменьшилась до 0,1 от первоначального значения за время, равное t= 0,07 с. Определить сопротивление катушки.

358. Источник тока замкнули на катушку, сопротивление которой равно R= 20 Ом. По истечении времени t= 0,1 с сила тока замыкания достигла 95 от предельного значения. Определить индуктивность катушки.

359. В электрической цепи, состоящей из сопротивления R= 20 Ом и индуктивности L= 0,06 Гн, течет ток силой Iо= 20 А. Определить силу тока в цепи через t= 0,3 мс после того, как отключить цепь от источника тока и соединить накоротко сопротивление и катушку.

360. Источник тока замкнули на катушку сопротивлением R= 10 Ом и индуктивностью L= 0,2 Гн. Через какое время сила тока в цепи достигнет 50 от максимального значения?

361. Число витков в соленоиде N= 800, его длина l= 20 см, а поперечное сечение равно S= 4 см2. При какой скорости изменения силы тока в соленоиде индуцируется ЭДС самоиндукции, равная 0,4 В?

362. Круглая рамка, имеющая N= 200 витков и площадь S= 100 см2, равномерно вращается в однородном магнитном поле вокруг оси, перпендикулярной полю и проходящей через диаметр рамки. Вычислить частоту вращения при индукции поля B= 0,03 Тл, если максимальный ток, индуцируемый в рамке при ее сопротивлении R= 20 Ом, составляет Im= 0,02 А.

363. В однородном магнитном поле напряженностью Н= 1 кА/м равномерно вращается круглая рамка, имеющая N= 100 витков, радиус которых r= 5 см. Ось

вращения проходит через диаметр рамки и перпендикулярна магнитному полю. Сопротивление рамки R= 1 Ом, угловая скорость ее вращения = 10 с-1. Построить график зависимости индуцируемого тока от угла поворота и найти максимальный ток в рамке.

364. В соленоиде без сердечника ток равномерно возрастает со скоростью 0,3 А/с. Числовая плотность витков равна n= 1,1·104 м-1, площадь поперечного сечения соленоида S= 100 см2. На соленоид надето изолированное кольцо того же диаметра. Вычислить ЭДС индукции в кольце.

365. Рамка площадью S= 100 см2 равномерно вращается с частотой n= 5 об/с относительно оси, лежащей в плоскости рамки и перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля (В= 0,5 Тл). Определить среднее значение ЭДС индукции за время, в течение которого магнитный поток, пронизывающий рамку, изменится от нуля до максимального значения.

366. Площадь рамки, содержащей N= 1000 витков, равна S= 100 см2. Рамка равномерно вращается с частотой n= 10 об/с в магнитном поле напряженностью Н= 10 кА/м. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям напряженности. Определить максимальную ЭДС индукции, возникающую в рамке.

367. В однородном магнитном поле с индукцией В= 0,1 Тл равномерно с частотой n= 5 об/с вращается стержень длиной l= 50 см так, что плоскость его вращения перпендикулярна линиям напряженности, а ось вращения проходит через один из его концов. Определить индуцируемую на концах стержня разность потенциалов.

368. В соленоиде ток равномерно возрастает от 0 до 50 А в течение 0,5 с, при этом соленоид накапливает энергию 50 Дж. Какая ЭДС индуцируется в соленоиде?

369. Соленоид содержит N= 800 витков. Площадь поперечного сечения сердечника из немагнитного материала равна S= 10 см2. По обмотке течет ток, создающий поле с индукцией В= 8 мТл. Определить среднее значение ЭДС самоиндукции, которая возникает на зажимах соленоида, если сила тока уменьшается до нуля за время 0,8 мс.

370. По катушке индуктивностью L= 8 мкГн течет ток силой 6 А. При выключении тока его сила уменьшается практически до нуля за время 5 мс. Определить среднее значение ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре.

371. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и двух одинаковых конденсаторов, включенных параллельно. Период собственных колебаний контура равен T1= 20 мкс. Как изменится период, если конденсаторы включить последовательно?

372. Колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности. Вычислить энергию контура, если максимальный ток в катушке равен Im= 1,2 А, а максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора составляет Um= 1,2 кВ. Частота колебаний контура = 10 кГц (потерями можно пренебречь).

373. Максимальная энергия магнитного поля колебательного контура равна мДж при токеi= 0,8 А. Чему равна частота колебаний контура, если максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора составляет Um= 1,2 кВ?

374. Период колебаний контура, состоящего из катушки индуктивности и конденсатора, составляет T= 10 мкс. Чему равен максимальный ток в катушке, если максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора Um= 900 В? Максимальная энергия электрического поля равна мДж.

375. Ток в катушке колебательного контура изменяется в соответствии с уравнением i = Iocos 2t. Частота колебаний = 100 кГц. Определить минимальный промежуток времени, по истечении которого энергия магнитного поля катушки меняется от максимального значения до значения, равного энергии электрического поля конденсатора.

376. В колебательном контуре с периодом колебаний T= 100 мкс напряжение на конденсаторе через промежуток времени t= 25 мкс, прошедший с момента, когда напряжение было равно нулю, составляет U= 500 В. Найти емкость конденсатора при общей энергии контура, равной W= 1 мДж.

377. Конденсатор емкостью С= 50 пФ подключили к источнику тока с ЭДС, равной = 3 В, а затем к катушке с индуктивностью L= 1 мкГн. Определить максимальное значение силы тока и частоту колебаний, возникающих в контуре.

378. Цепь переменного тока образована последовательным соединением активного сопротивления R= 800 Ом, индуктивности L= 1,27 Гн и емкости С= 1,59 мкФ. На зажимы подано напряжение U= 127 В с частотой = 50 Гц. Найти действующее значение силы тока Iэфф, сдвиг фаз между током и напряжением, а также мощность, выделяющуюся в цепи.

379. Генератор радиоволн состоит из конденсатора и катушки индуктивности. Площадь пластин конденсатора S = 0,025 м2, расстояние между пластинами d = 1 мм, диэлектрическая проницаемость диэлектрика = 4. Определить длину волны , излучаемую генератором, если известно, что при изменении тока на 2 А за 0,5 с в катушке индуцируется э.д.с. равная 1 мВ.

380. Определите длину электромагнитной волны в вакууме, на которую настроен колебательный контур, если максимальный заряд конденсатора qm = 210-8 Кл, а максимальная сила тока в контуре Im = 1 А. Определите напряжение на конденсаторе в момент, когда энергия магнитного поля составляет 75% от её максимального значения. Индуктивность контура равна L = 210-7 Гн.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *