Elektromagnētiskā indukcija. Magnētiskā lauka enerģija.
21-1. Homogena magnētiskajā lauka, kura intensitāte 80 kA/m, novietots kvadrātveida rāmītis. Rāmīša plakne ar magnētiskā lauka virzienu veido 45° leņķi. Rāmīša mala 4 cm. Aprēķināt magnētisko plūsmu, kas šķel rāmīti. [1.1310-4 Wb].
21-2. Magnētiskajā laukā, kura indukcija ir 0.05 T, rotē 1 m garš stienis. Rotācijas ass, kas iet caur stieņa vienu galu, ir paralēla magnētiskā lauka spēka līnijām. Aprēķināt magnētiskās indukcijas plūsmu, ko šķeļ stienis katrā apgriezienā. [0.157 Wb].
21-3. Rāmītis, kura laukums 16 cm2, rotē homogēnā magnētiskā laukā, izdarot 2 apgr./s. Rotācijas ass atrodas rāmīša plaknē un ir perpendikulāra magnētiskā lauka spēka līnijām. Magnētiskā lauka intensitāte 7.96104 A/m. Noteikt: 1) magnētiskās plūsmas, kas šķeļ rāmīti, atkarību no laika, 2) vislielāko magnētiskās plūsmas vērtību. [1) 1.610-4cos(4t+) Wb; 2) 1.610-4 Wb].
21-4. Cik ampērvijumu vajag, lai solenoīdā ar dzelzs serdi, kuras garums 120 cm un šķērsgriezuma laukums 3 cm2, radītu 4.210-6 Wb lielu magnētisko plūsmu? [955 ampērvijumi].
21-5. Solenoīdā, kura garums 25.1 cm un diametrs 2 cm, ievietota dzelzs serde. Solenoīdam ir 200 vijumu. Attēlot grafiski solenoīdā ar serdi magnētiskās plūsmas atkarību no strāvas stipruma I robežās 0 I 5 A ik pēc 1 A. Uz ordinātu ass atlikt 104 Wb.
21-6. Magnētiskās indukcijas plūsma caur solenoīdu (bez serdes) ir 5×l0-6 Wb. Aprēķināt šā solenoīdā magnētisko momentu. Solenoīdā garums 25 cm. [1 m2A].
21-7. No 20 cm garas stieples izveidots: 1) kvadrātveida un 2) riņķveida kontūrs. Aprēķināt spēka griezes momentu, kas darbojas uz katru kontūru, ja tas novietots homogēnā magnētiskajā laukā, kura indukcija ir 0.1 T. Pa kontūriem plūst 2 A stipra strāva. Katra kontūra plakne ar magnētiskā lauka virzienu veido 45° leņķi. [1) 3.5310-4 Nm; 2) 4.5×10-4 N×m].
21-8. Kvadrātveida rāmītis iekārts stieplē tā, lai magnētiskā lauka spēka līnijas ar rāmīša plaknes normāli veidotu 90° leņķi. Rāmīša mala 1 cm. Magnētiskā lauka indukcija 1.37×10-2T. Ja pa rāmīti plūst strāva I = 1 A, tad tas pagriežas par 1° leņķi. Aprēķināt stieples materiāla bīdes moduli. Stieples garums 10 cm, diega rādiuss 0.1 mm. [5×1010 N/m2].
21-9. Riņķveida kontūrs novietots homogēnā magnētiskajā laukā tā, ka kontūra plakne atrodas perpendikulāri lauka spēka līnijām. Magnētiskā lauka intensitāte ir 160 kA/m. Pa kontūru plūst 2 A stipra strāva. Kontūra rādiuss 2 cm. Cik liels darbs jāpadara, lai pagrieztu kontūru par 90° ap asi, kas sakrīt ar kontūra diametru? [5×10-4 J].
21-10. Homogēnā magnētiskajā laukā, kura indukcija ir 0.5 Wb/m2, vienmērīgi kustas 10 cm garš vads. Pa vadu plūst 2A stipra strāva. Vada kustības ātrums ir 20 cm/s, un tā virziens ir perpendikulārs magnētiskā lauka virzienam. Aprēķināt: 1) vada pārvietošanas darbu 10 sekunžu laikā; 2) jaudu, kas patērēta šai kustībai, [1) 0.2 J; 2) 2×10-2 W].
21-11. Aprēķināt magnētiskās indukcijas plūsmu, ko rotējot šķeļ diska A rādiuss ab (sk. 21-1. Att.) vienas minūtes laikā. Diska rādiuss r = 10 cm. Magnētiska lauka indukcija B = 0.1 T. Disks izdara 5.3 apgr./s. [1 Wb].
21-12. Homogēnā magnētiskajā laukā, kura indukcija 0.1 T, kustas 10 cm garš vads. Vada kustības ātrums v=15m/s un virziens perpendikulārs magnētiskajam laukam. Cik liels ir vadītājā inducētais EDS? [-0.15 V].
21-13. Spole, kuras diametrs 10 cm un kurai 500 vijumu, atrodas magnētiskajā laukā. Kāda šajā spolē ir indukcijas elektrodzinējspēka vidējā vērtība, ja magnētiskā lauka indukcija 0.1 sekundes laikā palielinās no 0 līdz 25 Wb/m2? [78.5 V].
21-14. Reaktīvas lidmašīnas ātrums 950 km/h. Aprēķināt indukcijas elektrodzinējspēku, kas rodas uz šādas lidmašīnas spārnu galiem, ja Zemes magnētiskā lauka intensitātes vertikālā komponente ir 40 A/m un attālums starp lidmašīnas spārnu galiem 12.5 m. [165 mV].
21-15. Riņķveida stieples vijums, kas norobežo 100 cm2 laukumu, atrodas homogēnā magnētiskajā laukā, kura indukcija 1 Wb/m2. Vijuma plakne perpendikulāra magnētiskā lauka virzienam. Aprēķināt indukcijas elektrodzinējspēka vidējo vērtību, kas rodas vijumā, ja lauku ieslēdz 0.01 sekundes laikā. [1V].
21-16. Homogēnā magnētiskajā laukā, kura indukcija 0.1 T, vienmērīgi rotē spole ar 100 stieples vijumiem, izdarot 5 apgr./s. Spoles šķērsgriezuma laukums 100 cm2. Rotācijas ass ir perpendikulāra spoles asij un magnētiskā lauka virzienam. Aprēķināt maksimālo indukcijas elektrodzinējspēku rotējošajā spolē. [3.14 V].
21-17. Homogēnā magnētiskajā laukā, kura indukcija 0.8 T, vienmērīgi rotē rāmītis ar leņķisko ātrumu 15 rad/s. Rāmīša laukums 150 cm2. Rotācijas ass atrodas rāmīša plaknē un ar magnētiskā lauka līnijām veido 30° leņķi. Aprēķināt maksimālo indukcijas elektrodzinējspēku rotējošajā spolē. [0.09 V].
21-18. 1 m garš horizontāls stienis rotē ap vertikālu asi, kas iet caur vienu stieņa galu. Rotācijas ass ir paralēla magnētiskā lauka spēka līnijām. Magnētiskā lauka indukcija ir 5×10-5 T. Cik apgriezienu sekundē jāizdara stienim, lai potenciālu starpība uz stieņa galiem būtu 1 mV? [6.4 apgr./s].
21-19. Aprēķināt magnētiskā lauka indukciju, ja magnētiskā plūsma, kas perpendikulāri iet cauri 100 cm2 lielam laukumam, ir 0.02 Wb.[2 T].
21-20. Cik lielu darbu veic magnētiskie spēki, pārvietot magnētiskajā laukā 40 cm attālumā perpendikulāri indukcijas līnijām 60 cm garu vadu? Magnētiskā lauka indukcija ir 4 T, bet strāvas stiprums vadā 10 A. [9.6 J],
21-21. Magnētiskā plūsma, kas iet caur taisnstūra rāmīti, kura garums 50 cm un platums 40 cm, ir 0.28 Wb. Aprēķināt magnētisko indukciju, ja rāmīša plakne ar magnētiskā lauka indukcijas līnijām veido 45° lielu leņķi. [= 2 T].
21-22. Aprēķināt magnētisko plūsmu cilindriskai spolei, kuras garums 12.56 cm un tērauda serdes šķērsgriezuma laukums 0.01 m2, ja spolei uztīts 1000 vijumu un tajos plūst 40 A stipra strāva. Tērauda magnētiskā caurlaidība 1000. [4 Wb].
21-23. Aprēķināt magnētisko plūsmu, kas iet caur 100 cm2 lielu laukumu, ja magnētiskā indukcija ir 2 T. [0.02 Wb].
21-24. Aprēķināt, cik lielam laukumam iet cauri 0.003 Wb liela magnētiskā plūsma, ja magnētiskā indukcija ir 0.2 T. [150 cm2]
21-25. Cilindriskas spoles garums 25.12 cm, serdes šķērsgriezuma laukums 0.01 m2 un vijumu skaits 2000. Serde izgatavota no tērauda, kura magnētiskā caurlaidība 1000. Aprēķināt, cik stipra strāva plūst spolē, ja magnētiskās plūsmas izmaiņa spolē ir 8 Wb. [80 Aļ].