Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция

1. Прямой провод длиной 40 см движется в однородном магнитном поле со скоростью 5, 00 м/с перпендикулярно линиям индукции. Разность потенциалов между концами провода равна 0, 6 В. Определить индукцию магнитного поля.

2. В однородном магнитном поле с индукцией 1, 00 Тл находится прямой провод длиной 20 см, концы которого замкнуты вне поля. Сопротивление всей цепи равно 0, 10 Ом. Найти силу, которую нужно приложить к проводу, чтобы перемещать его перпендикулярно линиям индукции со скоростью 2, 50 м/с.

3. В однородном магнитном поле с индукцией 0, 40 Тл в плоскости, перпендикулярной линиям индукции поля, вращается стержень длиной
10 см. Ось вращения проходит через один из концов стержня. Определить разность потенциалов на концах стержня при частоте вращения 16 с^-1.

4. Рамка площадью 200 см² равномерно вращается с частотой
10 с^-1 относительно оси, лежащей в плоскости рамки и направленной перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля (B = 0, 20 Тл). Каково среднее значение ЭДС индукции за время, в течение которого магнитный поток, пронизывающий рамку, изменится от нуля до максимального значения?

5. В однородном магнитном поле с индукцией 0, 35 Тл равномерно с частотой 8с^-1 вращается рамка, содержащая 500 витков площадью 50 см². Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции. Определить максимальную ЭДС индукции, возникающую в рамке.

6. Магнитная индукция поля между полюсами двухполюсного генератора равна 0, 80 Тл. Ротор имеет 100 витков площадью 400 см². Определить частоту вращения якоря, если максимальное значение ЭДС индукции 200 В.

7. Короткая катушка, содержащая 1000 витков, равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией B=0, 04 Тл с угловой скоростью 5 рад/с относительно оси, совпадающей с диаметром катушки и перпендикулярной линиям индукции поля. Определить мгновенное значение ЭДС индукции для тех моментов времени, когда плоскость катушки составляет угол 60° с линиями индукции поля. Площадь катушки равна 100 см².

8. Проволочный виток радиусом 0, 04 м, имеющий сопротивление 0, 01 Ом, находится в однородном магнитном поле с индукцией 0, 04 Тл. Плоскость витка составляет угол 30° с линиями индукции поля. Определить заряд, который проте­чет по витку, если магнитное поле исчезнет.

9. Проволочное кольцо радиусом 10 см лежит на горизонтальной поверхности в однородном магнитном поле, линии магнитной индукции которого направлены вертикально вверх. Определить заряд, который протечет по кольцу, если его повернуть с одной стороны на другую. Сопротивление кольца равно 1 Ом. Индукция магнитного поля равна 0, 05 мТл.

10. Рамка из провода сопротивлением 0, 01 Ом равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 0, 05 Тл. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции. Площадь рамки равна 0, 01 м². Определить заряд, который протечет через рамку за время ее поворота на угол от α ₀=0º до α ₁= 30°.

11. Рамка из провода сопротивлением 0, 01 Ом равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 0, 05 Тл. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции. Площадь рамки равна 0, 01 м². Определить заряд, который протечет через рамку за время ее поворота на угол от α ₀= 30° до α ₁= 60°.

12. Рамка из провода сопротивлением 0, 01 Ом равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 0, 05 Тл. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции. Площадь рамки равна 0, 01 м². Определить заряд, который протечет через рамку за время ее поворота на угол от α ₀= 90° до α ₁= 120°.

13. Тонкий медный провод массой 1 г согнут в виде квадрата, и концы его замкнуты. Квадрат помещен в однородное магнитное поле с индукцией 0, 10 Тл так, что плоскость его перпендикулярна линиям индукции поля. Определить заряд, который протечет по проводу, если квадрат, потянув за противоположные вершины, вытянуть в линию.

14. Индуктивность катушки равна 2 мГн. Ток частотой 50 Гц, протекающий по катушке, изменяется по синусоидальному закону. Определить среднюю ЭДС самоиндукции, возникающую за интервал времени, в течение которого ток в катушке изменяется от минимального до максимального значения. Амплитудное значение силы тока 10 А.

15. Магнитная индукция поля между полюсами двухполюсного генератора 0, 80 Тл. Ротор имеет 100 витков площадью 0, 04 м². Определить циклическую частоту вращения якоря, если максимальное значение возникающей ЭДС индукции 200 В.

16. Короткозамкнутая катушка, состоящая из 1000 витков проволоки, помещена в магнитное поле, линии магнитной индукции которого направлены вдоль оси катушки. Площадь витка катушки 40 см², её сопротивление 160 Ом. Определить мощность тепловых потерь в катушке, если индукция магнитного поля равномерно убывает со скоростью 1 мкТл/с.

17. Проволочный виток, площадь которого 0, 01 м², замкнут на баллистический гальванометр. Сам виток находится в магнитном поле с индукцией 0, 10 Тл. Вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости витка. Определить заряд, который протечёт по гальванометру при повороте витка на угол 60°, если за время поворота магнитная индукция поля уменьшится в два раза. Сопротивление витка и гальванометра 5 Ом.

18. Между полюсами электромагнита помещена катушка, соединённая с баллистическим гальванометром. Ось катушки параллельна линиям индукции поля электромагнита. Катушка имеет 15 витков, площадью 2 см². Сопротивление катушки 4 Ом, сопротивление гальванометра 46 Ом. Когда ток в обмотке электромагнита выключили, по цепи гальванометра прошёл заряд 90 мкКл. Определить индукцию поля электромагнита.

19. В магнитном поле, индукция которого изменяется по закону
В = В₀ +at² (В₀ = 0, 1 Тл; a = 0, 01 Тл/c²), расположена квадратная рамка со стороной 20 см. Плоскость рамки перпендикулярна линиям индукции магнитного поля. Определить ЭДС индукции, возникающую в рамке в момент времени t = 5c.

20. Квадратная проволочная рамка со стороной 20 см находится в одной плоскости с бесконечно длинным прямолинейным проводом. Провод параллелен одной из сторон рамки и находится на расстоянии 20 см от её ближайшей стороны. Сила тока в проводе изменяется по закону i = at³, где a =2 А/c³. Определить ЭДС индукции в момент времени t = 10c.

21. Виток, в котором поддерживается ток силой 60 А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией 0, 02 мТл. Диаметр витка 10 см. Определить заряд, который дополнительно протечёт по витку при повороте его на угол 60°. Сопротивление витка 10 Ом.

22. Катушка индуктивностью L = 1, 5 Гн, сопротивлением R₁ = 15 Ом и резистор сопротивлением R₂ = 150Ом соединены параллельно и подключены к источнику, электродвижущая сила которого = 60 В, через ключ К (рис. 75). Определить напряжение на зажимах катушки через 0, 01 с и 0, 1 с после размыкания цепи.

 

 

Рис. 75

23. Конфигурацию проводящего контура, находящегося в магнитном поле, изменили, как показано на рисунке 76(а, б). Сопротивление контура 0, 12 Ом. Индукция магнитного поля равна 10 мТл. Сторона а = 15 см. Какой заряд протекает при этом по контуру.

 

 

 

а б

Рис. 76

24. Индуктивность соленоида без сердечника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 20 см² равна 0, 4 Гн. Определить силу тока в соленоиде, при которой объёмная плотность энергии магнитного поля внутри соленоида равна 0, 1 Дж/м³.

25. Проволочное кольцо радиусом 10 см и сопротивлением 2 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 0, 32 Тл. Плоскость кольца составляет с силовыми линиями поля угол 30°. Определить среднее значение ЭДС индукции, возникающей в кольце, если за 4 с его поворачивают так, что его плоскость становится параллельной линиям магнитной индукции поля.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 2

Некоторые физические постоянные (округлённые значения)

Постоянная	Значение
Ускорение свободного падения Электрическая постоянная Элементарный заряд Масса электрона Масса протона Масса a-частицы Магнитная постоянная	g=9, 81 м/с2 ε 0=8, 85∙ 10–12Ф/м е=1, 60∙ 10–19 Кл me=9, 10∙ 10–31кг mp=1, 67∙ 10–27кг ma=6, 64∙ 10–27кг m0 =4p · 10 –7 Гн/м

 

Таблица 3

Множители и приставки для образования кратных

и дольных единиц системы СИ и их наименования

Приставки	Множитель	Обозначение
Тера	1012	Т
Гига	109	Г
Мега	106	М
кило	103	К
гекто	102	Г
дека	101	да
пико	10–12	п
нано	10–9	н
микро	10–6	мк
милли	10–3	м
санти	10-2	с
деци	10-1	д

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: учебное пособие для инженерно-технических специальностей втузов. М.: Академия, 2007. 680 с.

2. Иродов И.В. Задачи по общей физике: учеб. пособие для вузов/ Изд. 3-е, исправленное. СПб.: Лань, 2001.432с.

3. Иродов И.Е. Основные законы электромагнетизма. М.: Высшая школа, 1991. 288 с.

4. Савельев И.В. Курс общей физики: учебное пособие для втузов. СПб.: Лань, 2007. Т. 2. 480 с.

5. Чертов А.Г., Воробьёв А.А. Задачник по физике: учеб. пособие для вузов/ Изд. 7-е, перераб. и доп. М.: Физматлит, 2006. 640с.

6. ГОСТ:

ГОСТ Р 7.0.5-2008. Библиографическая ссылка. Общие требования и правила составления. М.: Стандартинформ, 2008. 38 с. (Система стандартов по инфор., библ. и изд. Делу.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Рекомендации по решению задач контрольных работ………………3
2. Основные теоретические сведения…………………………………...3

2.1. Электростатика……………………………………...……………….4

2.2. Постоянный электрический ток…….……………...……………….4

2.3. Магнитное поле……………………………………...……………….4

3. Примеры решения задач…………………….………………………20
4. Задачи контрольных работ:

4.1. Закон Кулона. Расчёт силы электростатического взаимодействия..52
4.2. Расчёт напряжённости и потенциала электростатического поля….55
4.3. Движение заряженных тел в электростатическом поле……………59
4.4. Теорема Гаусса для электрического поля…………………………..64
4.5. Электроёмкость. Конденсаторы……………………………………..68
4.6. Закон Ома. Правила Кирхгофа………………………………………73
4.7. Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность в цепи постоянного тока…………………………………………………………………………...79

4.8. Расчёт магнитной индукции. Принцип суперпозиции……………..84
4.9. Движение заряда в магнитном поле. Сила Ампера. Сила Лоренца.......................................................................................................................91
4.10. Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция…………...95

5. Приложение………..………………………………………………...100

Библиографический список…………………………………………...101

 

 

Владимир Эдуардович Махин

Наталья Владимировна Шабунина

Марина Геннадьевна Берденникова

 

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА

Методические указания к выполнению

самостоятельной работы по физике

 

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться:

Популярное:

1. Метод математической индукции.
2. Поток вектора магнитной индукции. Работа по перемещению
3. Приборы электромагнитной системы
4. Природа электромагнитной индукции
5. Расчёт магнитной индукции. Принцип суперпозиции
6. Час) Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Индуктивность. Самоиндукция. Плотность энергии магнитного поля. Взаимоиндукция. Трансформатор.
7. Часть 1. Метод математической индукции. Бином Ньютона. Комплексные числа.
8. Явление самоиндукции. Индуктивность