МЭИ(ТУ) Физика

Билет № 9

1.Работа по перемещению в магнитном поле линейного проводника с током.

2.На тонкий тор, длина средней линии которого равна 0,2 м и поперечное сечение рав- но 2 · 10-4 м2, навиты две обмотки: 200 витков и 300 витков (одна поверх другой), со- единенные последовательно. Найти индуктивность тора, если токи в обмотках на- правлены одинаково, I1 = I2 = 4 А.

Билет № 10

1.Сила Лоренца.

2.Тонкий металлический стержень длиной 1 м вращается вокруг оси, проходящей че- рез один из его концов, делая 5 об/с. Плоскость его вращения перпендикулярна од- нородному магнитному полю с индукцией 1 · 10-3 Тл. Найти разность потенциалов между осью и серединой стержня.

Билет № 11

1.Явление взаимной индукции. Коэффициент взаимной индукции.

2.Найти работу внешних сил при повороте прямоугольной рамки на угол, равный 180°, вокруг дальней стороны. Рамка находится в одной плоскости с длинным пря- молинейным током, равным 10 А. Стороны рамки a = 0.06 м, b = 0,03 м. Ближайшая сторона a находится на расстоянии c = 0,03 м от тока. Ток в рамке I1 = 0,1 А.

Билет № 12

1.Магнитный поток, единицы его измерения. Потокосцепление.

2.По катушке с индуктивностью L = 5 · 10-4 Гн течет постоянный ток I = 5 А. Какое

количество электричества индуцируется в катушке при отключении от источника тока, если сопротивление катушки равно 10 Ом.

Билет № 13

1.Взаимодействие двух бесконечных параллельных токов.

2.Круговой соленоид в виде кольца с прямоугольным сечением имеет 500 витков. По

соленоиду течет ток 10 А. Рассчитать магнитный поток через сечение соленоида.

a= 0,02 м;

b= 0,01 м; R = 0,l м.

Билет № 14

1.Закон полного тока. Расчет индукции длинного соленоида.

2.В одной плоскости с бесконечно длинным прямым током, равным 10 А, на расстоя- нии a = 0,01 м находятся две проводящие шины, параллельные току. По шинам пе- ремещается проводник длиной l = 0,2 м. Скорость его v =2 м/с постоянна и направ- лена вдоль шин. Найти разность потенциалов, возникающую на концах проводника.

Билет № 15

1.Контур с током в магнитном поле: а) однородном; б) неоднородном.

2.Два длинных прямых провода расположены параллельно, в каждом проходит ток, равный 500 А. Расстояние между проводами l = 1 м. Найти вектор индукции магнит- ного поля в точке, отстоящей от каждого из проводов на расстояние a = 1 м. Рас- смотреть два случая: а) токи имеют одинаковое направление; б) токи направлены противоположно.

Билет № 16

1.Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Максвелла. Правило Ленца.

2.На краю длинного соленоида круговой виток сечением 2 · 10-4 м2, по которому течет ток 1 А. По соленоиду течет ток 10 А, число витков соленоида 10 на один сантиметр длины. Какую кинетическую энергию приобретает виток, если под действием маг- нитного поля он переместится в середину соленоида? Токи считать постоянными, трением пренебречь. Сечение кругового тока много меньше сечения соленоида.

Билет № 17

1.Самоиндукция. Индуктивность, единицы индуктивности. Индуктивность тороида.

2.Проводник длиной 0,2 м расположен перпендикулярно длинному прямому проводу, по которому течет ток 10 А. Расстояние от проводника до тока 0,01 м. Какая раз- ность потенциалов возникнет в проводнике, если он будет двигаться поступательно параллельно прямому току, ос- таваясь в одной плоскости с током, со скоростью 10 м/с?

Качественно рассмотреть случай, когда проводник расположен параллельно току и поступательно перемещается в направлении, перпендикулярном току.

Билет № 18

1.Закон полного тока. Расчет индукции бесконечного проводника с током.

2.В длинный соленоид втягивается маленькая катушка, находящаяся на оси соленоида и расположенная на его краю. Плотность намотки соленоида 100 витков/см, по соле- ноиду течет ток 5 А; катушка имеет 10 витков диаметром 1 см, через катушку про- ходит ток 0,1 А. Найти работу, совершенную при перемещении катушки до середи- ны соленоида.

Билет № 19

1.Закон полного тока. Расчет поля тороида.

2.Круговой ток 5 А радиусом 0,3 м расположен вертикально. В его центре и в одной плоскости с ним расположен маленький круговой виток площадью 0,2 см2, по кото- рому идет ток 0,1 А. Какую работу нужно совершить, чтобы переметить маленький виток из центра кругового тока на расстояние 0,4 м по перпендикуляру, восстанов- ленному из центра кругового тока? Токи в витках текут в противоположных направ- лениях.

Билет № 20

1.Вывод закона полного тока для вакуума. Расчет поля для длинного соленоида.

2.Вычислить индукцию магнитного поля в центре полукольца радиуса 0,05 м, обте- каемого током равным 1 А. Как расположить подводящие провода, чтобы индукция поля, создаваемого этими проводами в центре полукольца, была равна пулю?

Билет № 21

1.Явление электромагнитной индукции. Вывод закона Фарадея-Максвелла из элек- тронных представлений.

2.Найти силу, действующую на электрон в тот момент, когда он пересекает под углом α ось длинного соленоида вблизи его конца. По соленоиду течет ток 2 А, число вит- ков на единицу длины 20 на см. Скорость электрона равна 2 · 107 м/с, α = 30°.

Билет № 22

1.Индукция магнитного поля. Единицы измерения индукции. Методы ее расчета.

2.Электрон движется по винтовой линии в однородном магнитном поле B = 5 · 10-3 Тл. Диаметр спирали равен 0,03 м; шаг витка 0.2 м. Найти скорость электрона.

Билет № 23

1.Закон Био-Савара-Лапласа. Расчет индукции на оси кругового тока.

2.Тонкий металлический стержень длины 1 м вращается в однородном магнитном по- ле вокруг перпендикулярной осп, отстоящей от одного из концов на расстоянии 0,2 м, делая 5 об/с. Вектор магнитной индукции B = 1 · 10-3 Тл параллелен оси вра- щения. Найти разность потенциалов, возникающую между концами стержня.

Билет № 24

1.Движение заряженной частицы в магнитном поле. Сила Лоренца.

2.В центре тонкого и длинного соленоида (l = 0,1 м; I1 = 1 А; N = 500 витков) располо- жена маленькая рамка (S = 5 · 10-5 м2; I2 = 0,1 А; n = 10 витков). В начальный момент токи I1 и I2 направлены в одну сторону, оси соленоида и рамки совпадают. Какую работу надо совершить, чтобы: а) повернуть рамку вокруг оси, перпендикулярной оси соленоида на угол равный 180°? б) не поворачивая рамки, перенести ее в центр основания соленоида?

Билет № 25

1.Магнитный поток. Единицы его измерения.

2.По медному проводу радиуса R = 0,02 м идет ток, равный 10 А. С помощью закона полного тока найти величину магнитной индукции на расстоянии r1 = 5 · 10-3 м и r2 = 5 · 10-2 м от оси провода. Плотность тока по всему сечению считать постоянной. Как изменится результат, если провод будет помещен в парамагнитную среду?

Билет № 26

1.Явление самоиндукции. Индуктивность, единицы ее измерения.

2.В одной плоскости с длинным прямолинейным проводом, по которому течет ток 100 А, находится прямоугольная рамка со сторонами a = 0,09 м и b = 0,2 м. Сторона b параллельна проводу и находится от него на расстоянии c = 0,01 м. По рамке течет ток 20 А, направленный в ближайшем к проводу параллельном участке рамки про- тивоположно току в проводе. Найти силы, действующие на стороны рамки.

Билет № 27

1.Явление взаимной индукции.

2.Найти индукцию магнитного поля в центре прямоугольника со сторонами a = 0,3 м и b = 0,16 м, по периметру которого течет ток 6 А.

Билет № 28

1.Явление самоиндукции. Индуктивность, единицы ее измерения.

2.По тонкому кольцу радиуса 0,2 м идет ток 2 А. С помощью закона Био-Савара- Лапласа найти индукцию, создаваемую током в точке, находящейся на оси кольца в его центре и на расстоянии 0,05 м от него.

Билет № 29

1.Закон Ампера. Действие магнитного поля на контур с током. Устойчивое и неустой- чивое положение равновесия контура.

2.В одной плоскости с длинным прямым проводом с током I1 = 4 А находится прямо-

угольная рамка с током I2 = 0,2 А. Расположение рамки показано на чертеже (a = 0,3 м; b = 0,06 м; c = 0,1 м). Найти силы, с которыми магнитное поле, создаваемое длинным проводом, действу- ет на каждую сторону рамки.

Билет № 30

1.Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Движение заряда в магнитном и электрическом полях.

2.Электрон и протон движутся перпендикулярно к вектору индукции однородного магнитного поля (B = 0,002 Тл) со скоростью 10000 км/с. Найти радиус кривизны их траекторий. Каковы должны быть величина и направление напряженности электри- ческого поля, чтобы в обоих полях электрон двигался прямолинейно?

Билет № 31

1.Закон Био-Савара-Лапласа. Расчет индукции магнитного поля в центре кругового витка.

2.Круговой виток с током 5 А радиусом 0,3 м расположен вертикально. В его центре и в одной с ним плоскости расположен маленький виток площадью 2 · 10-5 м2, по кото- рому идет ток 0,1 А. Какую работу нужно совершить, чтобы переместить маленький виток из центра кругового тока на расстояние 0,4 м по перпендикуляру, восстанов- ленному из центра кругового тока? Токи в витках текут в противоположных направ- лениях.

Билет № 32

1.Магнитное поле, создаваемое длинным прямолинейным проводником с током. Принцип его расчета с помощью закона Био-Савара-Лапласа и закона полного тока.

2.Тонкий металлический стержень длиной 1 м вращается вокруг оси, проходящей че- рез один из его концов, делая 5 об/с. Плоскость его вращения перпендикулярна од- нородному магнитному полю с индукцией 1 · 10-3 Тл. Найти разность потенциалов между осью и серединой стержня.

Билет № 33

1.Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Максвелла. Правило Ленца.

2.В однородном магнитном поле, индукция которого B = 0,01 Тл, находится прямой проводник длиной 0,02 м. Концы проводника замкнуты проводом, находящимся вне поля. Сопротивление всей цепи 0,1 Ом. Найти силу, которую нужно приложить к проводнику, чтобы перемещать его перпендикулярно линиям индукции со скоро- стью 2,5 м/с.

Билет № 34

1.Сила, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд.

2.По длинному прямому проводу течет ток 5 А. Параллельно проводу расположены

стержни BB1 и CC1, соединенные скользящим по ним со скоростью 2 м/с стержнем DD1 и сопротивлением R, равным 0,05 Ом. Расстояния

x1 и x2 равны 0,02 м и 0,2 м. Найти величину и направ- ление индукционного тока, возникающего в замкнутом контуре.

Билет № 35

1.Закон Био-Савара-Лапласа. Поле прямого тока.

2.Найти скорость и энергию электрона, движущегося в магнитном поле с индукцией 2 · 10-4 Тл по дуге радиуса 0,03 м. Магнитное поле перпендикулярно плоскости дви- жения электрона. Заряд электрона 1,6 · 10-19 Кл.

Билет № 36

1.Закон полного тока. Поле тороида.

2.Рамка гальванометра, состоящая из 100 витков площадью 2 · 10-4 м2, расположена параллельно силовым линиям магнитного поля B = 1 · 10-4 Тл. При пропускании че- рез рамку тока 3 мкА она поворачивается на угол 60°. Найти работу сил поля.

Лекционные демонстрации по курсу общей физики (электричество и магнетизм)

Электростатика

1.Влияние наэлектризованных тел на другие тела

2.Электризация проводников

3.Закон Кулона

4.Электрические поля одноименных и разноименных точечных зарядов

5.Электрические поля в проекциях: заряженный шарик

6.Электрические поля в проекциях: разноименно заряженные шарики

7.Электрические поля в проекциях: плоский конденсатор

8.Электрические поля в проекциях: коаксиальный кабель

9.Электрические поля в проекциях: цилиндрический конденсатор

10.Распределение зарядов по поверхности проводника: сферический проводник

11.Распределение зарядов по поверхности проводника: конусообразный проводник

12.Распределение потенциала по поверхности проводника: сферический проводник и конусообразный проводник

13.Ориентация эбонитового стержня в электрическом поле

14.Модель диэлектрика с полярными молекулами

15.Модель диэлектрика с неполярными молекулами

16.Сетка Кольбе

17.Клетка Фарадея – электростатическое экранирование

18.Плоский раздвижной конденсатор

19.Влияние диэлектрика на емкость конденсатора

20.Разборная лейденская банка

21.Разборная лейденская банка: энергия поля поляризованного диэлектрика

22.Сравнение емкости сферического проводника и лейденской банки при помощи разрядника с колокольчиком

23.Стекание заряда с острия заряженного проводника (электрический ветер)

24.Колесо Франклина

Магнетизм

25.Магнитные поля в проекциях: прямой ток

26.Магнитные поля в проекциях: круговой ток

27.Магнитные поля в проекциях: соленоид

28.Опыт Фарадея: катушка индуктивности с вдвигаемым сердечником

29.Опыты Фарадея

30.Проводник в однородном магнитном поле (сила Ампера)

31.Закон Ленца

32.Закон Ленца: движение кольца по сердечнику электромагнита

33.Опыт Эрстеда

34.Поворот рамки с током в магнитном поле

35.ЭДС взаимной индукции

36.ЭДС взаимной индукции: перегорание вторичной обмотки трансформатора

37.Взлетающие кольца

38.Ориентация парамагнитного стержня в магнитном поле

39.Ориентация диамагнитного стержня в магнитном поле

40.Вихревые токи. Маятник из меди в поле электромагнита

41.Зависание металлического диска между полюсами электромагнита

42.Взаимодействие параллельных токов

43.Взаимодействие двух подвижных катушек

44.Взаимодействие подвижной и неподвижной катушек ("сознательные катушки")

45.Температура Кюри

46.Эффект Баркгаузена

47.Отклонение катодных лучей ЭЛТ в магнитном поле

ВОПРОСЫ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТОВ по курсу физики, II семестр ИЭЭ, группы Э6-10-05

1.Электромагнитное поле. Напряжённость электрического поля. Силовые линии. Индукция магнитного поля. Сила Лоренца. Принцип суперпозиции полей.

2.Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме как математическая модель электромагнитного поля.

3.Электромагнитное поле в различных системах отсчёта.

4.Постоянное электрическое поле в вакууме. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Расчёт напряжённости электростатического поля методом суперпозиции полей.

5.Теорема Остроградского-Гаусса для вектора напряжённости электрического поля. Расчёт электростатического поля при сферической, осевой, плоской симметрии распределения заряда.

6.Потенциал. Связь между потенциалом и напряжённостью электростатического поля. Методы расчёта потенциала.

7.Электрический диполь. Диполь в электростатическом поле.

8.Типы диэлектриков. Электронная и ориентационная поляризации. Вектор поляризованности. Свободные и связанные заряды.

9.Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в ди-

электрике. Вектор электрического смещения. Диэлектрическая проницаемость вещества.

10.Условия для векторов напряжённости электрического поля и электрического смещения на границе раздела диэлектриков.

11.Проводники в электростатическом поле. Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике.

12.Электроёмкость уединённого проводника. Взаимная ёмкость двух проводников. Конденсаторы. Последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

13.Расчёт ёмкости сферического, цилиндрического и плоского конденсаторов.

14.Энергия заряженного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля. Объёмная плотность энергии электростатического поля.

15.Электрический ток. Закон Ома в дифференциальной форме. Закон Ома для однородного участка цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников.

16.ЭДС. Обобщённый закон Ома. Правила Кирхгофа.

17.Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. 18.Постоянное магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа. Рас-

чёт магнитной индукции методом суперпозиции полей. Расчёт магнитного поля прямого и кругового тока, круглого соленоида.