Электромагнетизм 4 страница

475. Скорость самолета равна 960 км/час. Найти э.д.с. индукции, возникающую на концах крыльев самолета, если вертикальная составляющая напряженности магнитного поля Земли равна 25 А/м и размах крыльев - 12,5 м.

476. В магнитном поле, индукция которого равна 0,05 Тл, вращается стержень длиной 1 м. Ось вращения, проходящая через один из концов стержня, параллельна силовым линиям магнитного поля. Найти поток магнитной индукции, пересекаемый стержнем при каждом обороте.

477. Круговой проволочный виток площадью 100 см² находится в однородном магнитном поле, индукция которого 1 Тл. Плоскость витка перпендикулярна направлению магнитного поля. Чему равно значение э.д.с. индукции, возникшей в витке при выключении поля в течение 0,01 с?

478. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,1 Тл, равномерно вращается катушка, состоящая из 100 витков проволоки. Катушка делает 5 об/с. Площадь поперечного сечения катушки 100 см². Ось вращения перпендикулярна оси катушки и направлению магнитного поля. Найти максимальную э.д.с. индукции во вращающейся катушке.

479. Горизонтальный стержень длиной 1 м вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через один из его концов. Ось вращения параллельна силовым линиям магнитного поля, индукция которого равна 5 10^-5 Тл. При каком числе оборотов в секунду разность потенциалов на концах этого стержня будет равна 1 мВ?

480. Катушка с железным сердечником имеет площадь поперечного сечения 20 см² и число витков 500. Индуктивность катушки с сердечником 0,28 Гн при силе тока через обмотку 5 А. Найти магнитную проницаемость железного сердечника в этих условиях. Зависимость В(Н) приведена в приложении.

481. По соленоиду длиной 0,25 м, имеющему число витков 500, течет ток 1 А. Площадь поперечного сечения соленоида 15 см². В соленоид вставлен железный сердечник. Найти энергию магнитного поля соленоида. Зависимость В(Н) приведена в приложении.

482. Площадь поперечного сечения соленоида с железным сердечником 10 см². Найти: 1) магнитную проницаемость материала сердечника при условии, когда магнитный поток, пронизывающий площадь поперечного сечения соленоида, равен 1,4 10^-3 Вб. 2) какой силе тока, текущего через соленоид, соответствует этот магнитный поток, если известно, что индуктивность соленоида равна 0,44 Гн? Длина соленоида 1 м. Зависимость В(Н) приведена в приложении.

483. Имеется соленоид с железным сердечником длиной 50 см, площадью поперечного сечения 10 см² и числом витков 1000. Найти индуктивность этого соленоида, если по обмотке течет ток I = 0,1 А.

484. Замкнутый железный сердечник длиной 50 см имеет обмотку в 1000 витков. По обмотке течет ток силой 1 А. Какой ток надо пропустить через обмотку, чтобы при удалении сердечника индукция осталась прежней? Зависимость В(Н) приведена в приложении.

485. Катушка длиной 20 см и диаметром 3 см имеет 400 витков. По катушке идет ток силой 2 А. Найти: 1) индуктивность катушки, 2) поток магнитной индукции, пронизывающий площадь ее поперечного сечения. Зависимость В(Н) приведена в приложении.

486. Имеется соленоид с железным сердечником длиной 50 см, площадью поперечного сечения 10 см² и числом витков 1000. Найти индуктивность этого соленоида, если по обмотке соленоида течет ток I = 0,2 А. Зависимость В(Н) приведена в приложении.

487. Сколько ампер-витков потребуется для создания магнитного потока в 42 10^-5 Вб в соленоиде с железным сердечником длиной 120 см и площадью поперечного сечения 3 см²? Зависимость В(Н) приведена в приложении.

488. В соленоид длиной 50 см вставлен сердечник из такого сорта железа, для которого зависимость В = f(H) неизвестна. Число витков на единицу длины соленоида равно 400, площадь поперечного сечения соленоида 10 см². Найти: 1) магнитную проницаемость сердечника при силе тока через обмотку 5 А, если известно, что при этих условиях магнитный поток, пронизывающий площадь поперечного сечения соленоида с сердечником, равен 1,6×10^-3 Вб, 2) найти индуктивность соленоида.

489. Определить магнитную индукцию в замкнутом железном сердечнике тороида длиной 20,9 см, если число ампер-витков обмотки тороида равно 1500. Найти магнитную проницаемость материала сердечника при этих условиях. Зависимость В(Н) приведена в приложении.

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

491. Имеется катушка, индуктивность которой 0,2 Гн и сопротивление 1,64 Ом. Найти, во сколько раз уменьшится сила тока в катушке через 0,05 с после того, как э.д.с. выключена и катушка замкнута накоротко.

492. Рамка из провода сопротивлением R = 0,04 Ом равномерно вращается в однородном магнитном поле (В = 0,6 Тл). Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции. Площадь рамки S =200 см^2. Определить заряд Q, который потечет по рамке при изменении угла между нормалью к рамке и линиями индукции: 1) от 0 до 45⁰, 2) от 45 до 90⁰.

493. Катушка имеет индуктивность L = 0,144 Гн. Через время t = 0,01 с после включения в катушке потечет ток, равный половине максимального. Определить сопротивление катушки.

494. Проволочный виток диаметром D = 5 см и сопротивлением R = 0,02 Ом находится в однородном магнитном поле (В = 0,3 Тл). Плоскость витка составляет угол j = 40⁰ с линиями индукции. Какой заряд Q протечет по витку при выключении магнитного поля?

495. Цепь состоит из катушки индуктивностью L = 0,1 Гн и источника тока. Источник отключили, не разрывая цепи. Время, через которое сила тока уменьшится до 0,001 первоначального значения, равно t = 0,07 с. Определить сопротивление катушки.

496. В магнитное поле, индукция которого равна 0,1 Тл, помещена квадратная рамка из медной проволоки. Площадь поперечного сечения проволоки 1 мм², площадь рамки 25 см², нормаль к плоскости рамки направлена по силовым линиям поля. Какое количество электричества пройдет по контуру рамки при исчезновении магнитного поля?

497. Электрическая лампочка, сопротивление которой в горячем состоянии 10 Ом, подключается через дроссель к 12-вольтовому аккумулятору. Индуктивность дросселя 2 Гн. Сопротивление 1 Ом. Через сколько времени после включения лампочка загорится, если она начинает заметно светиться при напряжении на ней 6 В?

498. В магнитном поле, индукция которого равна 0,05 Тл. Имеется катушка, состоящая из 200 витков проволоки. Сопротивление катушки 40 Ом, площадь поперечного сечения 12 см². Катушка помещена так, что ее ось составляет 60⁰ с направлением магнитного поля. Какое количество электричества протечет по катушке при исчезновении магнитного поля?

499. Источник тока замкнули на катушку сопротивлением R = 20 Ом. Через время t = 0,1 с сила тока в катушке достигла 0,96 предельного значения. Определить индуктивность L катушки.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ

1. Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость и ее физический смысл.

2. Электрическое поле. Напряженность поля. Поле точечного заряда. Графическое изображение электроста­тических полей. Принцип суперпозиции полей. Поле системы зарядов.

3. Энергетическая характеристика электростатического поля — потенциал. Потенциал поля точечного заряда и системы зарядов. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом.

4. Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенци­альный характер электростатического поля.

5. Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса. Вычисление напряженности поля заряженных сферы и шара с помощью теоремы Гаусса.

6. Теорема Гаусса. Поле заряженной плоскости, параллельных плоскостей с помощью теоремы Гаусса.

7. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Электрический диполь. Электрический момент диполя. Полярные и неполярные молекулы.

8. Свободные и связанные заряды. Электростатическое поле в диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость и восприимчивость. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектриках. Вектор электрической индукции (смещения). Сегнетоэлектрики.

9. Проводники в электрическом поле. Электростатическая защита. Электроемкость проводников. Конденсаторы. Соединение конденсаторов.

10. Энергия заряженного проводника. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля. Объ­емная плотность энергии.

11. Характеристики электрического тока: сила тока, вектор плотности тока. Основные положения электронной теории электропроводности металлов. Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

12. Основные характеристики электрической цепи: разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение, со­противление. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость.

13. Законы Ома для участков цепи. Соединение сопротивлений и ЭДС.

14. Работа, мощность и тепловое действие постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.

15. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа и их физическое содержание.

16. Работа выхода электронов из металла. Контактная разность потенциалов. Законы Вольта.

17. Термоэлектрический эффект. Явление Пельтье. Применение контактных явлений.

18. Магнитное поле и его характеристики: магнитная индукция и напряженность . Закон Био - Савара - Лапласа.

19. Применение закона Био - Савара - Лапласа к расчету магнитных полей токов. Поле прямолинейного и кругового проводников с током.

20. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Единица силы тока в СИ - ампер.

21. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Эффект Холла. Циклотрон.

22. Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Вихревой характер магнитного поля Напряженность магнитного поля. Закон полного тока. Магнитное поле соленоида.

23. Магнитный поток. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.

24. Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца. Практическая значимость явления электромагнитной индукции.

25. Явление самоиндукции, ЭДС самоиндукции, индуктивность контура. Экстратоки замыкания и размыкания.

26. Взаимоиндукция. ЭДС взаимоиндукции. Трансформаторы.

27. Энергия магнитного поля соленоида. Плотность энергии магнитного поля.

28. Намагничивание вещества. Вектор намагниченности. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость.

29. Диамагнетизм и парамагнетизм. Свойства диамагнетиков и парамагнетиков. Зависимость магнитной восприимчи­вости от температуры.

30. Ферромагнетизм. Зависимость намагничивания ферромагнетиков от напряженности магнитного поля и темпера­туры (гистерезис, точка Кюри). Ферриты.

31. Колебательный контур. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями. Применение колебательного контура.

32. Переменный ток и его получение. Активное и реактивное сопротивление цепи. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока.

33. Токи смещения. Вихревое электрическое поле. Система уравнений Максвелла в интегральной форме.

34. Уравнение плоской электромагнитной волны. Скорость распространения электромагнитных волн в сре­дах.

35. Энергия электромагнитной волны. Вектор Умова - Пойнтинга. Экспериментальное исследование электромагнит­ных волн. Шкала электромагнитных волн. Открытие радиосвязи А.С. Поповым.

6. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ

6.1. Физические константы:

Элементарный заряд е = 1,6 10^-19 Кл;

Масса покоя электрона m = 9,1×10^-31 кг;

Электрическая постоянная e₀ = 8,86 10^-12 Ф/м;

Магнитная постоянная m₀ = 4p 10^-7 Г/м;

1 эВ = 1,6·10^-19 Дж;

1 а.е.м. = 1,67·10^-27 кг.

6.2. График зависимости магнитной индукции В от напряженности Н