Электромагнитная индукция

Ви­та­лик к верх­не­му кон­цу вер­ти­каль­ной мед­ной труб­ки при­кре­пил ди­на­мо­метр, а за­тем бро­сил в труб­ку по­сто­ян­ный маг­нит, удер­жи­вая при этом ди­на­мо­метр и не ка­са­ясь труб­ки. Ока­за­лось, что в те­че­ние по­чти все­го вре­ме­ни па­де­ния маг­ни­та в труб­ке по­ка­за­ния ди­на­мо­мет­ра ока­зы­ва­ют­ся боль­ше на ве­ли­чи­ну, рав­ную силе тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на маг­нит (счи­тай­те, что ко­ле­ба­ния не воз­ни­ка­ют).

1. Объ­яс­ни­те, по­че­му ме­ня­ют­ся по­ка­за­ния ди­на­мо­мет­ра, осно­вы­ва­ясь на из­вест­ных Вам фи­зи­че­ских за­ко­нах.

2. До­ка­жи­те, что маг­нит боль­шую часть вре­ме­ни дви­жет­ся с по­сто­ян­ной ско­ро­стью.

По двум вер­ти­каль­ным про­во­дя­щим рей­кам AB и CD (cм. ри­су­нок), на­хо­дя­щим­ся на рас­сто­я­нии и со­еди­нен­ным со­про­тив­ле­ни­ем под дей­стви­ем силы тя­же­сти на­чи­на­ет сколь­зить про­вод­ник, дли­на ко­то­ро­го и мас­са Си­сте­ма на­хо­дит­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле, ин­дук­ция ко­то­ро­го пер­пен­ди­ку­ляр­на плос­ко­сти ри­сун­ка. Ка­ко­ва уста­но­вив­ша­я­ся ско­рость дви­же­ния про­вод­ни­ка, если со­про­тив­ле­ни­ем са­мо­го про­вод­ни­ка и реек, а так­же тре­ни­ем мож­но пре­не­бречь?

Ка­туш­ка, об­ла­да­ю­щая ин­дук­тив­но­стью со­еди­не­на с ис­точ­ни­ком по­сто­ян­но­го тока с ЭДС и оди­на­ко­вы­ми ре­зи­сто­ра­ми и как по­ка­за­но на ри­сун­ке. Ключ в цепи разо­мкнут. Осно­вы­ва­ясь на из­вест­ных фи­зи­че­ских за­ко­нах, опи­ши­те, как из­ме­нят­ся сила тока в цепи и на­пря­же­ние на ре­зи­сто­ре при за­мы­ка­нии клю­ча. Вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка тока и со­про­тив­ле­ни­ем ка­туш­ки пре­не­бречь.

Чему бу­дет рав­но зна­че­ние мо­ду­ля ЭДС са­мо­ин­дук­ции в ка­туш­ке ин­дук­тив­но­стью 5 мГн в тот мо­мент, ко­гда мгно­вен­ная ско­рость из­ме­не­ния силы тока со­став­ля­ет 100 А/c?

От­вет: В

Даны сле­ду­ю­щие за­ви­си­мо­сти ве­ли­чин:

А) за­ви­си­мость уско­ре­ния тела, к ко­то­ро­му при­ло­же­на вер­ти­каль­ная ли­ней­но рас­ту­щая сила от вре­ме­ни ;

Б) за­ви­си­мость по­тен­ци­а­ла, со­зда­ва­е­мо­го ме­тал­ли­че­ским за­ря­жен­ным ша­ром сна­ру­жи шара, от рас­сто­я­ния до цен­тра шара;

В) за­ви­си­мость силы тока в ка­туш­ке ин­дук­тив­но­сти от вре­ме­ни по­сле под­клю­че­ния к ис­точ­ни­ку.

Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие меж­ду эти­ми за­ви­си­мо­стя­ми и ви­да­ми гра­фи­ков, обо­зна­чен­ных циф­ра­ми 1–5. Для каж­дой за­ви­си­мо­сти А­­–В под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щий вид гра­фи­ка и за­пи­ши­те в та­бли­цу вы­бран­ные циф­ры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми. Циф­ры в от­ве­те мо­гут по­вто­рять­ся.

От­вет:

В элек­три­че­ской цепи, со­сто­я­щей из клю­ча, ис­точ­ни­ка, ре­зи­сто­ра и ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, в мо­мент ключ за­мы­ка­ют.

1. Ре­ше­ни­ем ка­ко­го урав­не­ния яв­ля­ет­ся за­ви­си­мость силы тока в цепи от вре­ме­ни? При­ме­ча­ние: ре­шать урав­не­ние не нуж­но, до­ста­точ­но толь­ко за­пи­сать его.

2. Изоб­ра­зи­те схе­ма­ти­че­ски гра­фик за­ви­си­мо­сти силы тока от вре­ме­ни. Объ­яс­ни­те вид за­ви­си­мо­сти на осно­ва­нии фи­зи­че­ских за­ко­нов.

Про­во­лоч­ная рам­ка дви­жет­ся в не­од­но­род­ном маг­нит­ном поле с си­ло­вы­ми ли­ни­я­ми, вы­хо­дя­щи­ми из плос­ко­сти ли­ста, в слу­чае со ско­ро­стью в слу­чае со ско­ро­стью (см. ри­су­нок).

Плос­кость рам­ки оста­ет­ся пер­пен­ди­ку­ляр­ной ли­ни­ям век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции. Вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния из при­ве­ден­но­го ниже спис­ка.

1) Ток воз­ни­ка­ет в рам­ке в обо­их слу­ча­ях.

2) При уве­ли­че­нии ско­ро­сти во вто­ром слу­чае сила тока в рам­ке не из­ме­нит­ся.

3) Ток не те­чет в рам­ке ни в од­ном из слу­ча­ев.

4) Ток те­чет в рам­ке толь­ко в пер­вом слу­чае.

5) При из­ме­не­нии на­прав­ле­ния дви­же­ния рам­ки в пер­вом слу­чае на про­ти­во­по­лож­ное на­прав­ле­ние тока в рам­ке так­же сме­нит­ся на про­ти­во­по­лож­ное.

От­вет:

П-об­раз­ные про­во­дя­щие рель­сы, рас­по­ло­жен­ные в вер­ти­каль­ной плос­ко­сти, за­мкну­ты на кон­ден­са­тор ем­ко­стью По рель­сам мо­жет сколь­зить без тре­ния и без по­те­ри кон­так­та го­ри­зон­таль­ный стер­жень мас­сой и дли­ной (см. ри­су­нок). В на­чаль­ный мо­мент ско­рость стерж­ня рав­на нулю. Со­бы­тия раз­во­ра­чи­ва­ют­ся в го­ри­зон­таль­ном од­но­род­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей За ка­кое вре­мя стер­жень опу­стит­ся на рас­сто­я­ние Со­про­тив­ле­ни­ем стерж­ня и рель­сов пре­не­бречь.

К ре­зи­сто­ру со­про­тив­ле­ни­ем под­клю­че­ны го­ри­зон­таль­ные па­рал­лель­ные про­во­дя­щие рель­сы. Си­сте­ма на­хо­дит­ся в вер­ти­каль­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей На рель­сах пер­пен­ди­ку­ляр­но им ле­жит про­во­дя­щая пе­ре­мыч­ка мас­сой и дли­ной Под дей­стви­ем го­ри­зон­таль­ной силы пе­ре­мыч­ка без по­те­ри кон­так­та рав­но­мер­но сколь­зит вдоль рель­сов со ско­ро­стью Най­ди­те ве­ли­чи­ну силы если ко­эф­фи­ци­ент тре­ния меж­ду пе­ре­мыч­кой и рель­са­ми Сде­лай­те чер­теж с ука­за­ни­ем сил, дей­ству­ю­щих на пе­ре­мыч­ку. Со­про­тив­ле­ни­ем рель­сов и пе­ре­мыч­ки пре­не­бречь.

Про­во­лоч­ная квад­рат­ная рам­ка мас­сой па­да­ет, оста­ва­ясь в вер­ти­каль­ном по­ло­же­нии, в не­од­но­род­ном маг­нит­ном поле, век­тор ин­дук­ции ко­то­ро­го пер­пен­ди­ку­ля­рен плос­ко­сти рам­ки (см. ри­су­нок). Че­рез не­ко­то­рое вре­мя ско­рость рам­ки пе­ре­ста­ет из­ме­нять­ся. Опре­де­ли­те уста­но­вив­шу­ю­ся ско­рость рам­ки если из­вест­но, что ин­дук­ция маг­нит­но­го поля на­рас­та­ет по ли­ней­но­му за­ко­ну , где — по­сто­ян­ный ко­эф­фи­ци­ент, а ко­ор­ди­нат­ная ось на­прав­ле­на вер­ти­каль­но вниз. Со­про­тив­ле­ние про­во­ло­ки, из ко­то­рой из­го­тов­ле­на рам­ка, рав­но сто­ро­на рам­ки

Из од­но­род­ной про­во­ло­ки сде­ла­ли за­мкну­тый кон­тур в фор­ме квад­ра­та со сто­ро­ной м и рас­по­ло­жи­ли его го­ри­зон­таль­но. По­сле это­го ста­ли рас­тя­ги­вать кон­тур за две диа­го­наль­но рас­по­ло­жен­ные вер­ши­ны до тех пор, пока он не пре­вра­тил­ся в ромб с острым уг­лом Най­ди­те сред­нюю силу тока ко­то­рый про­те­кал в кон­ту­ре в про­цес­се его де­фор­ма­ции, если обе вер­ши­ны кон­ту­ра дви­га­ли от­но­си­тель­но не­по­движ­но­го цен­тра квад­ра­та с по­сто­ян­ны­ми ско­ро­стя­ми, по мо­ду­лю рав­ны­ми Со­про­тив­ле­ние про­во­ло­ки Ом, а мо­дуль вер­ти­каль­ной со­став­ля­ю­щей ин­дук­ции маг­нит­но­го поля Зем­ли мкТл.

В опы­те по на­блю­де­нию элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции квад­рат­ная рам­ка из од­но­го вит­ка тон­ко­го про­во­да на­хо­дит­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле, пер­пен­ди­ку­ляр­ном плос­ко­сти рам­ки. Ин­дук­ция маг­нит­но­го поля рав­но­мер­но воз­рас­та­ет от 0 до мак­си­маль­но­го зна­че­ния за вре­мя При этом в рам­ке воз­бу­жда­ет­ся ЭДС ин­дук­ции, рав­ная 8 мВ. Опре­де­ли­те ЭДС ин­дук­ции, воз­ни­ка­ю­щую в рам­ке, если уве­ли­чить в 2 раза, а в 2 раза умень­шить.

От­вет: мВ

По глад­ким па­рал­лель­ным го­ри­зон­таль­ным про­во­дя­щим рель­сам, за­мкну­тым на лам­поч­ку на­ка­ли­ва­ния, пе­ре­ме­ща­ют лёг­кий тон­кий про­вод­ник. Об­ра­зо­вав­ший­ся кон­тур на­хо­дит­ся в од­но­род­ном вер­ти­каль­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей (рис. а). При дви­же­нии про­вод­ни­ка пло­щадь кон­ту­ра из­ме­ня­ет­ся так, как ука­за­но на гра­фи­ке (рис. б). Вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния, со­от­вет­ству­ю­щие при­ве­дён­ным дан­ным и опи­са­нию опы­та.

1. В те­че­ние пер­вых 6 с ин­дук­ци­он­ный ток те­чёт че­рез лам­поч­ку не­пре­рыв­но.

2. В ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 0 до 4 с лам­поч­ка го­рит наи­бо­лее ярко.

3. В мо­мент вре­ме­ни сила Ам­пе­ра, дей­ству­ю­щая на про­вод­ник, на­прав­ле­на вле­во.

4. Мак­си­маль­ная ЭДС на­во­дит­ся в кон­ту­ре в ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 4 до 8 с.

5. Ин­дук­ци­он­ный ток в ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 6 до 12 с те­чёт в од­ном на­прав­ле­нии.

От­вет:

Про­во­лоч­ная рам­ка пло­ща­дью 30 см² по­ме­ще­на в од­но­род­ное маг­нит­ное поле так, что плос­кость рам­ки пер­пен­ди­ку­ляр­на век­то­ру ин­дук­ции Ве­ли­чи­на ин­дук­ции маг­нит­но­го поля из­ме­ня­ет­ся во вре­ме­ни со­глас­но гра­фи­ку на ри­сун­ке.

Из при­ве­дён­но­го ниже спис­ка вы­бе­ри­те два пра­виль­ных утвер­жде­ния о про­цес­сах, про­ис­хо­дя­щих в рам­ке.

1. Мо­дуль ЭДС элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции в рам­ке мак­си­ма­лен в ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 0 до 1 мс.

2. Маг­нит­ный по­ток че­рез рам­ку в ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 1 до 3 мс ра­вен 2 мВб.

3. Мо­дуль ЭДС элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции в рам­ке ми­ни­ма­лен в ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 0 до 1 мс.

4. Мо­дуль ЭДС элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции в рам­ке в ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 3 до 4 мс ра­вен 3 В.

5. Ско­рость из­ме­не­ния маг­нит­но­го по­то­ка че­рез рам­ку мак­си­маль­на в ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 4 до 6 мс.

От­вет:

Ка­туш­ка №1 вклю­че­на в элек­три­че­скую цепь, со­сто­я­щую из ис­точ­ни­ка по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния и рео­ста­та. Ка­туш­ка №2 по­ме­ще­на внутрь ка­туш­ки №1, и её об­мот­ка за­мкну­та. Вид с тор­ца ка­ту­шек пред­став­лен на ри­сун­ке. Из при­ве­дён­но­го ниже спис­ка вы­бе­ри­те все пра­виль­ные утвер­жде­ния, ха­рак­те­ри­зу­ю­щие про­цес­сы в цепи и ка­туш­ках при пе­ре­ме­ще­нии пол­зун­ка рео­ста­та вле­во.

1. Сила тока в ка­туш­ке №1 уве­ли­чи­ва­ет­ся.

2. Мо­дуль век­то­ра ин­дук­ции маг­нит­но­го поля, со­здан­но­го ка­туш­кой №1, уве­ли­чи­ва­ет­ся.

3. Мо­дуль маг­нит­но­го по­то­ка, про­ни­зы­ва­ю­ще­го ка­туш­ку №2, умень­ша­ет­ся.

4. Век­тор маг­нит­ной ин­дук­ции маг­нит­но­го поля, со­здан­но­го ка­туш­кой №2 в её цен­тре, на­прав­лен от на­блю­да­те­ля.

5. В ка­туш­ке №2 ин­дук­ци­он­ный ток на­прав­лен по ча­со­вой стрел­ке.

От­вет:

На же­лез­ный сер­деч­ник на­де­ты две ка­туш­ки, как по­ка­за­но на ри­сун­ке. По пра­вой ка­туш­ке про­пус­ка­ют ток, ко­то­рый ме­ня­ет­ся со­глас­но при­ве­дён­но­му гра­фи­ку. На осно­ва­нии это­го гра­фи­ка вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния о про­цес­сах, про­ис­хо­дя­щих в ка­туш­ках и сер­деч­ни­ке.

1. В про­ме­жут­ках 0-1 и 1-2 с на­прав­ле­ния тока в пра­вой ка­туш­ке раз­лич­ны.

2. В про­ме­жут­ке вре­ме­ни 2-3 с сила тока в ле­вой ка­туш­ке от­лич­на от нуля.

3. Мо­дуль силы тока в ле­вой ка­туш­ке в про­ме­жут­ке 1-2 с боль­ше, чем в про­ме­жут­ке 3-5 с.

4. В про­ме­жут­ке 0-2 с мо­дуль маг­нит­ной ин­дук­ции в сер­деч­ни­ке ми­ни­ма­лен.

5. В про­ме­жут­ке 1-2 с сила тока в ле­вой ка­туш­ке рав­но­мер­но уве­ли­чи­ва­ет­ся.

От­вет:

Ка­туш­ка №1 вклю­че­на в элек­три­че­скую цепь, со­сто­я­щую из ис­точ­ни­ка по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния и рео­ста­та. Ка­туш­ка №2 по­ме­ще­на внутрь ка­туш­ки №1, и её об­мот­ка за­мкну­та. Вид с тор­ца ка­ту­шек пред­став­лен на ри­сун­ке. Из при­ве­дён­но­го ниже спис­ка вы­бе­ри­те все пра­виль­ные утвер­жде­ния, ха­рак­те­ри­зу­ю­щие про­цес­сы в цепи и ка­туш­ках при пе­ре­ме­ще­нии пол­зун­ка рео­ста­та впра­во.

1. Сила тока в ка­туш­ке №1 умень­ша­ет­ся.

2. Мо­дуль век­то­ра ин­дук­ции маг­нит­но­го поля, со­здан­но­го ка­туш­кой №1, умень­ша­ет­ся.

3. Мо­дуль маг­нит­но­го по­то­ка, про­ни­зы­ва­ю­ще­го ка­туш­ку №2, уве­ли­чи­ва­ет­ся.

4. Век­тор маг­нит­ной ин­дук­ции маг­нит­но­го поля, со­здан­но­го ка­туш­кой №2 в её цен­тре, на­прав­лен к на­блю­да­те­лю.

5. В ка­туш­ке №2 ин­дук­ци­он­ный ток на­прав­лен по ча­со­вой стрел­ке.

От­вет:

Про­вод­ник мас­сой и дли­ной под­ве­шен к ди­элек­три­ку с по­мо­щью двух оди­на­ко­вых про­во­дя­щих пру­жин об­щей жест­ко­стью Од­но­род­ное маг­нит­ное поле с ин­дук­ци­ей на­прав­ле­но пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти чер­те­жа. К верх­ним кон­цам пру­жи­ны при­со­еди­нен кон­ден­са­тор ем­ко­стью Пре­не­бре­гая со­про­тив­ле­ни­ем, соб­ствен­ной ин­дук­тив­но­стью и ем­ко­стью про­вод­ни­ков, опре­де­лить пе­ри­од ко­ле­ба­ний си­сте­мы в вер­ти­каль­ной плос­ко­сти.

Квад­рат­ную рам­ку из мед­ной про­во­ло­ки со сто­ро­ной и со­про­тив­ле­ни­ем пе­ре­ме­ща­ют вдоль оси по глад­кой го­ри­зон­таль­ной по­верх­но­сти с по­сто­ян­ной ско­ро­стью На­чаль­ное по­ло­же­ние рам­ки изоб­ра­же­но на ри­сун­ке. За вре­мя дви­же­ния рам­ка успе­ва­ет прой­ти меж­ду по­лю­са­ми маг­ни­та и ока­зать­ся в об­ла­сти, где маг­нит­ное поле от­сут­ству­ет. Ин­дук­ци­он­ные токи, воз­ни­ка­ю­щие в рам­ке, ока­зы­ва­ют тор­мо­зя­щее дей­ствие, по­это­му для под­дер­жа­ния по­сто­ян­ной ско­ро­сти дви­же­ния к ней при­кла­ды­ва­ют внеш­нюю силу на­прав­лен­ную вдоль оси Чему рав­на сум­мар­ная ра­бо­та внеш­ней силы за вре­мя дви­же­ния рам­ки? Ши­ри­на по­лю­сов маг­ни­та маг­нит­ное поле име­ет рез­кую гра­ни­цу, од­но­род­но меж­ду по­лю­са­ми, а его ин­дук­ция

Мед­ное коль­цо на го­ри­зон­таль­ном ко­ро­мыс­ле по­во­ра­чи­ва­ет­ся во­круг вер­ти­каль­ной оси под дей­стви­ем дви­жу­ще­го­ся маг­ни­та Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие меж­ду на­прав­ле­ни­ем дви­же­ния маг­ни­та, вра­ще­ни­ем ко­ро­мыс­ла с коль­цом и на­прав­ле­ни­ем ин­дук­ци­он­но­го тока в коль­це. К каж­дой по­зи­ции пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щую по­зи­цию вто­ро­го столб­ца и за­пи­ши­те в та­бли­цу вы­бран­ные циф­ры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

На ри­сун­ке при­ве­ден гра­фик за­ви­си­мо­сти мо­ду­ля ин­дук­ции маг­нит­но­го поля от вре­ме­ни В это поле пер­пен­ди­ку­ляр­но ли­ни­ям маг­нит­ной ин­дук­ции по­ме­щен про­во­дя­щий пря­мо­уголь­ный кон­тур со­про­тив­ле­ни­ем 50 мОм. Най­ди­те пло­щадь кон­ту­ра, если за все вре­мя в кон­ту­ре вы­де­ли­лось 1,5 мДж теп­ло­ты.

Коль­цо ра­ди­у­са сде­лан­ное из тон­кой про­во­ло­ки, на­хо­дит­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле, ин­дук­ция ко­то­ро­го уве­ли­чи­ва­ет­ся про­пор­ци­о­наль­но вре­ме­ни по за­ко­ну Опре­де­лить мощ­ность вы­де­ля­ю­щу­ю­ся в коль­це, если из­вест­но, что со­про­тив­ле­ние коль­ца рав­но век­тор ин­дук­ции со­став­ля­ет угол с нор­ма­лью к плос­ко­сти коль­ца,

По го­ри­зон­таль­но рас­по­ло­жен­ным ше­ро­хо­ва­тым рель­сам с пре­не­бре­жи­мо ма­лым со­про­тив­ле­ни­ем мо­гут сколь­зить два оди­на­ко­вых стерж­ня мас­сой и со­про­тив­ле­ни­ем каж­дый. Рас­сто­я­ние меж­ду рель­са­ми а ко­эф­фи­ци­ент тре­ния меж­ду стерж­ня­ми и рель­са­ми Рель­сы со стерж­ня­ми на­хо­дят­ся в од­но­род­ном вер­ти­каль­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей (см. ри­су­нок). Под дей­стви­ем го­ри­зон­таль­ной силы, дей­ству­ю­щей на пер­вый стер­жень вдоль рельс, оба стерж­ня дви­жут­ся по­сту­па­тель­но рав­но­мер­но с раз­ны­ми ско­ро­стя­ми. Ка­ко­ва ско­рость дви­же­ния пер­во­го стерж­ня от­но­си­тель­но вто­ро­го? Са­мо­ин­дук­ци­ей кон­ту­ра пре­не­бречь.

Ка­туш­ка, об­ла­да­ю­щая ин­дук­тив­но­стью со­еди­не­на с ис­точ­ни­ком пи­та­ния с ЭДС и дву­мя оди­на­ко­вы­ми ре­зи­сто­ра­ми Элек­три­че­ская схе­ма со­еди­не­ния по­ка­за­на на рис. 1. В на­чаль­ный мо­мент ключ в цепи разо­мкнут. В мо­мент вре­ме­ни ключ за­мы­ка­ют, что при­во­дит к из­ме­не­нию силы тока, ре­ги­стри­ру­е­мо­го ам­пер­мет­ром, как по­ка­за­но на рис. 2. Осно­вы­ва­ясь на из­вест­ных фи­зи­че­ских за­ко­нах, объ­яс­ни­те, по­че­му при за­мы­ка­нии клю­ча сила тока плав­но уве­ли­чи­ва­ет­ся до не­ко­то­ро­го но­во­го зна­че­ния Опре­де­ли­те зна­че­ние силы тока Вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка тока пре­не­бречь.

На­мо­тан­ная на кар­кас про­во­лоч­ная ка­туш­ка со­про­тив­ле­ни­ем вы­во­ды ко­то­рой со­еди­не­ны друг с дру­гом, по­ме­ще­на в од­но­род­ное маг­нит­ное поле, ли­нии ин­дук­ции ко­то­ро­го пер­пен­ди­ку­ляр­ны плос­ко­сти вит­ков ка­туш­ки. Мо­дуль век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции поля из­ме­ня­ет­ся с те­че­ни­ем вре­ме­ни так, как по­ка­за­но на гра­фи­ке. К мо­мен­ту вре­ме­ни че­рез ка­туш­ку про­тек элек­три­че­ский за­ряд Сколь­ко вит­ков со­дер­жит ка­туш­ка, если все вит­ки оди­на­ко­вые и име­ют пло­щадь

Го­ри­зон­таль­ный про­вод­ник дли­ной см и мас­сой г рав­но­мер­но сколь­зит вниз (без тре­ния и без по­те­ри кон­так­та) по двум вер­ти­каль­ным ши­нам в од­но­род­ном го­ри­зон­таль­ном маг­нит­ном поле, пер­пен­ди­ку­ляр­ном про­вод­ни­ку, с ин­дук­ци­ей Тл. Вни­зу шины за­мкну­ты ре­зи­сто­ром. Па­рал­лель­но ре­зи­сто­ру под­клю­чен кон­ден­са­тор ем­ко­стью мкФ (см. ри­су­нок). Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра, если за­ряд кон­ден­са­то­ра мкКл. Со­про­тив­ле­ни­ем про­вод­ни­ка и шин пре­не­бречь.

По го­ри­зон­таль­но рас­по­ло­жен­ным двум па­рал­лель­ным рель­сам с пре­не­бре­жи­мо ма­лым со­про­тив­ле­ни­ем и за­мкну­тым на кон­ден­са­тор элек­тро­ём­ко­стью сколь­зит по­сту­па­тель­но и рав­но­мер­но про­во­дя­щий стер­жень. Ско­рость дви­же­ния стерж­ня Рас­сто­я­ние меж­ду рель­са­ми Рель­сы со стерж­нем на­хо­дят­ся в вер­ти­каль­ном од­но­род­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей При этом энер­гия элек­три­че­ско­го поля кон­ден­са­то­ра че­рез до­ста­точ­но боль­шой про­ме­жу­ток вре­ме­ни Чему рав­на элек­тро­ём­кость кон­ден­са­то­ра? Рель­сы за­креп­ле­ны на ди­элек­три­че­ской под­лож­ке.

Ме­тал­ли­че­ский стер­жень со­про­тив­ле­ние еди­ни­цы дли­ны ко­то­ро­го дви­жет­ся с по­сто­ян­ной ско­ро­стью пер­пен­ди­ку­ляр­ной за­мы­кая два иде­аль­ных про­вод­ни­ка и об­ра­зу­ю­щих друг с дру­гом угол Дли­на рав­на и Вся си­сте­ма на­хо­дит­ся в од­но­род­ном по­сто­ян­ном маг­нит­ном поле ин­дук­ции пер­пен­ди­ку­ляр­ном плос­ко­сти си­сте­мы. Най­ди­те пол­ное ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое вы­де­лит­ся в цепи за вре­мя дви­же­ния пру­та от точ­ки до точ­ки

Мед­ное коль­цо из про­во­да диа­мет­ром 2 мм рас­по­ло­же­но в од­но­род­ном маг­нит­ном поле, маг­нит­ная ин­дук­ция ко­то­ро­го ме­ня­ет­ся по мо­ду­лю со ско­ро­стью 1,09 Тл/с. Плос­кость коль­ца пер­пен­ди­ку­ляр­на век­то­ру маг­нит­ной ин­дук­ции. Ка­ков диа­метр коль­ца, если воз­ни­ка­ю­щий в нём ин­дук­ци­он­ный ток ра­вен 10 А? Удель­ное со­про­тив­ле­ние меди Ом·м.

По двум го­ри­зон­таль­но рас­по­ло­жен­ным па­рал­лель­ным про­во­дя­щим рель­сам с пре­не­бре­жи­мо ма­лым со­про­тив­ле­ни­ем, за­мкну­тым на кон­ден­са­тор с элек­тро­ем­ко­стью мкФ, по­сту­па­тель­но и рав­но­мер­но сколь­зит про­во­дя­щий стер­жень. Рас­сто­я­ние меж­ду рель­са­ми м. Рель­сы со стерж­нем на­хо­дят­ся в вер­ти­каль­ном од­но­род­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей Тл (см. ри­су­нок, вид свер­ху). Че­рез до­ста­точ­но боль­шой про­ме­жу­ток вре­ме­ни от на­ча­ла дви­же­ния энер­гия элек­три­че­ско­го поля кон­ден­са­то­ра мкДж. Ка­ко­ва ско­рость дви­же­ния стерж­ня? Рель­сы за­креп­ле­ны на ди­элек­три­че­ской под­лож­ке.

За­мкну­тый про­вод­ник со­про­тив­ле­ни­ем Ом на­хо­дит­ся во внеш­нем маг­нит­ном поле, при­чем по­ток маг­нит­ной ин­дук­ции, про­ни­зы­ва­ю­щий об­ра­зо­ван­ный про­вод­ни­ком кон­тур, рав­но­мер­но воз­рас­та­ет с Вб до Вб. Опре­де­лить за­ряд, ко­то­рый прой­дет при этом че­рез се­че­ние про­вод­ни­ка.

В од­но­род­ное маг­нит­ное поле по­ме­ще­на про­во­лоч­ная рам­ка пло­ща­дью 50 см². Про­ек­ция ин­дук­ции маг­нит­но­го поля на нор­маль к плос­ко­сти рам­ки ме­ня­ет­ся во вре­ме­ни со­глас­но гра­фи­ку на ри­сун­ке. Из при­ве­ден­но­го ниже спис­ка вы­бе­ри­те все пра­виль­ные утвер­жде­ния о про­цес­сах, про­ис­хо­дя­щих в рам­ке.

1. Мо­дуль ЭДС ин­дук­ции, воз­ни­ка­ю­щей в рам­ке в про­ме­жут­ке вре­ме­ни от 6 мс до 8 мс, ра­вен 0,75 В.

2. Ин­дук­ци­он­ный ток в рам­ке в про­ме­жут­ке вре­ме­ни от 2 мс до 7 мс ме­ня­ет свое на­прав­ле­ние два раза.

3. Маг­нит­ный по­ток, про­ни­зы­ва­ю­щий рам­ку, в мо­мент вре­ме­ни 1,5 мс ра­вен 8 мВб.

4. Ин­дук­ци­он­ный ток в рам­ке в про­ме­жут­ке вре­ме­ни от 0 мс до 2 мс ра­вен нулю.

5. ЭДС ин­дук­ции в рам­ке была от­лич­на от 0 все вре­мя в про­ме­жут­ке вре­ме­ни от 0 мс до 8 мс.

От­вет:

В го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти на­хо­дит­ся рам­ка пло­ща­дью 0,1 м², из­го­тов­лен­ная из про­во­дя­ще­го ма­те­ри­а­ла и име­ю­щая со­про­тив­ле­ние По­сле вклю­че­ния внеш­не­го маг­нит­но­го поля за вре­мя на­блю­де­ния про­ек­ция ин­дук­ции поля на вер­ти­каль­ную ось рав­но­мер­но уве­ли­чи­ва­ет­ся от до а по рам­ке про­те­ка­ет за­ряд Чему рав­на

Кру­го­вой ви­ток про­во­да ра­ди­у­сом рас­по­ло­жен­ный в од­но­род­ном маг­нит­ном поле пер­пен­ди­ку­ляр­но его век­то­ру ин­дук­ции рас­тя­ну­ли вдоль диа­мет­ра так, что он пре­вра­тил­ся в пря­мой про­вод­ник. При этом че­рез ви­ток про­шёл за­ряд От­но­ше­ние со­про­тив­ле­ния про­вод­ни­ка к его дли­не Опре­де­ли­те ве­ли­чи­ну ин­дук­ции маг­нит­но­го поля.

На ри­сун­ке при­ве­де­на элек­три­че­ская цепь, со­сто­я­щая из галь­ва­ни­че­ско­го эле­мен­та, рео­ста­та, транс­фор­ма­то­ра, ам­пер­мет­ра и вольт­мет­ра. В на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни пол­зу­нок рео­ста­та уста­нов­лен по­се­ре­ди­не и не­по­дви­жен. Опи­ра­ясь на за­ко­ны элек­тро­ди­на­ми­ки, объ­яс­ни­те, как бу­дут из­ме­нять­ся по­ка­за­ния при­бо­ров в про­цес­се пе­ре­ме­ще­ния пол­зун­ка рео­ста­та вле­во. ЭДС са­мо­ин­дук­ции пре­не­бречь по срав­не­нию с

За­мкну­тое мед­ное коль­цо под­ве­ше­но на длин­ных ни­тях вбли­зи ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, за­креп­лен­ной на сто­ле и под­клю­чен­ной к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го тока (см. ри­су­нок). Пер­во­на­чаль­но элек­три­че­ская цепь ка­туш­ки разо­мкну­та. Как бу­дет дви­гать­ся коль­цо при за­мы­ка­нии цепи? От­вет по­яс­ни­те, ис­поль­зуя фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­ности.

За­мкну­тое мед­ное коль­цо под­ве­ше­но на длин­ных ни­тях вбли­зи ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, за­креп­лен­ной на сто­ле и под­клю­чен­ной к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го тока (см. ри­су­нок). В на­чаль­ном со­сто­я­нии элек­три­че­ская цепь ка­туш­ки за­мкну­та в те­че­ние дол­го­го вре­ме­ни. Как бу­дет дви­гать­ся коль­цо при раз­мы­ка­нии цепи? От­вет по­яс­ни­те, ис­поль­зуя фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­ности.

Квад­рат­ная рам­ка из мед­но­го про­во­да по­ме­ще­на в од­но­род­ное поле элек­тро­маг­ни­та. На ри­сун­ке при­ве­дён гра­фик за­ви­си­мо­сти от вре­ме­ни для про­ек­ции век­то­ра ин­дук­ции это­го поля на пер­пен­ди­ку­ляр к плос­ко­сти рам­ки. За вре­мя в рам­ке вы­де­ля­ет­ся ко­ли­че­ство теп­ло­ты Дли­на сто­ро­ны рам­ки Удель­ное со­про­тив­ле­ние меди Опре­де­ли­те пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния про­во­да

На ри­сун­ке при­ве­дён гра­фик за­ви­си­мо­сти силы тока от вре­ме­ни в элек­три­че­ской цепи, ин­дук­тив­ность ко­то­рой 0,8 мГн. Опре­де­ли­те мо­дуль ЭДС са­мо­ин­дук­ции в ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 0 до 2 с.

От­вет: мкВ

За вре­мя маг­нит­ный по­ток че­рез пло­щад­ку, огра­ни­чен­ную про­во­лоч­ной рам­кой, рав­но­мер­но умень­ша­ет­ся от зна­че­ния до нуля. Опре­де­ли­те мо­дуль ЭДС, ко­то­рая ге­не­ри­ру­ет­ся в рам­ке.

От­вет: мВ