|
VII. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ |
||
|
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ |
||
A - |
работа |
r - |
радиус - вектор |
B, B - |
вектор и модуль индукции |
t - |
время |
b - |
магнитного поля |
S - |
|
длина |
площадь |
||
E, Е - |
вектор и модуль напряжен- |
V - |
объем |
F, F - |
ности электрического поля |
W - |
|
вектор и модуль силы |
энергия |
||
Н, H - |
вектор и модуль напряжен- |
α - |
константа |
I - |
ности магнитного поля |
|
|
сила тока |
β - |
константа |
|
L - |
индуктивность |
ε - |
электродвижущая сила |
L12 - |
взаимная индуктивность |
ρ - |
объемная плотность энергии |
l - |
длина |
µ - |
магнитная проницаемость |
N - |
число витков |
µ0 = |
4π 10–7 Гн/м, магнитная по- |
n - |
|
|
стоянная |
единичный вектор нормали |
Ф - |
магнитный поток |
|
n - |
число витков на единицу |
Ψ - |
потокосцепление |
q - |
длины |
|
|
электрический заряд |
ω - |
циклическая частота |
|
R - |
сопротивление, радиус |
ЭДС - |
электродвижущая сила |
r - |
внутреннее сопротивление, |
|
|
|
радиус |
|
|
66
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
1.Какая из приведенных ниже формул выражает закон Фарадея - Ленца для электромагнитной индукции?
а) ε = |
Eldl; |
|
в) dB = |
Idl sinα |
; |
r2 |
б) ε = I(R+r);
dФ
г) ε = – dt .
2. Определению поставьте в соответствие математическое выражение.
|
|
Определение |
Математическое выражение |
||||||
а) закон электромагнитной индукции |
1) |
|
|
dI1 |
|||||
ε = –L21 dt |
|||||||||
б) ЭДС самоиндукции |
|
|
|
|
|
|
dФ |
||
|
|
|
2) ε = –N dt |
||||||
в) ЭДС взаимоиндукции |
|
|
|
|
|
|
dI |
||
|
|
|
3) |
ε = –L dt |
|||||
а) ; |
б) ; |
|
в) . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.Какие из приведенных ниже словосочетаний можно поставить вместо многоточия в предложении: "ЭДС индукции в контуре зависит от ..." ?
а) ... площади контура; б) ... расположения контура в магнитном поле;
в) ... магнитного потока, пронизывающего контур; г) …скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур.
4.Неподвижный проводящий контур расположен в меняющемся со временем магнитном потоке так, как показано на рисунке, причем dB/dt>0, т.е. индукция магнитного поля возрастает. Возникает ли в этом контуре ток? Если "да", то, как он направлен?
B
а) да, по часовой стрелке, если смотреть сверху; б) да, против часовой стрелки, если смотреть сверху;
в) нет, ток не возникает, так как контур неподвижен.
67
5.Проводящая рамка перемещается в поле прямолинейного бесконечного проводника с током: а) параллельно проводнику, б) вращаясь вокруг проводника таким образом, что проводник все время остается в плоскости рамки на неизменномрасстоянииотнее. Индуцируется ли ток в рамке в обоих случаях?
I
а) да, да; |
б) нет, нет; |
в) нет, да; |
г) да, нет. |
6.Неподвижный металлический контур находится в изменяющемся со временем магнитном поле. Будут ли при этом приводиться в направленное движение вдоль контура свободные электроны?
а) ответить на вопрос однозначно нельзя, так как не указано расположение контура относительно силовых линий магнитного поля;
б) никакие силы действовать на электрон не будут, поэтому не возникнет направленного их движения;
в) электроны будут двигаться вдоль контура под действием возникшего потенциального электрического поля при любом расположении контура;
г) электроны будут двигаться под действием возникшего вихревого электрического поля при любом расположении контура.
7.Ток в проводящем контуре изменяется по закону I = I0e–αt (α>0). Определить: а) как направлена ЭДС самоиндукции в контуре; б) как ЭДС самоиндукции изменяется по модулю.
а) потоку, увеличивается; |
б) потоку, уменьшается; |
в) противтока, увеличивается; |
г) противтока, уменьшается. |
8.Плоская проводящая рамка вращается в однородном магнитном поле. Индуцируется ли в рамке ЭДС, если ось вращения: а) параллельна; б) перпендикулярналинияминдукции?
а) да, да; |
б) нет, нет; |
в) да, нет; |
г) нет, да. |
9.Наматываютсоленоидводинслой, укладываявиткивплотнуюдругкдругу. Какизменяется отношениеиндуктивностисоленоидаксопротивлениюобмоткиL/R сувеличениемчиславитков? Соленоидсчитатьдлинным.
а) увеличится; |
б) уменьшится; |
в) неизменится. |
68
10.Определить направление индукционного тока, возникающего в замкнутом контуре и направление результирующей силы, действующей на проводящую рамку, если ток в проводе возрастает.
I
а) почасовой стрелке, вправо; |
б) почасовой стрелке, влево; |
в) противчасовой стрелки, вправо; |
г) противчасовой стрелки, влево. |
11.Поток магнитной индукции через проводящее кольцо изменяется по гармоническому закону. Среди моментов времени 1, 2, 3, 4, 5 указать момент, соответствующий отрицательной и максимальной по модулю ЭДС, индуцированной в кольце.
B
Ф
1 2 3 4 5 t
а) 1; |
б) 2; |
в) 1, 3, 5; |
г) 2, 4; |
д) 1, 5. |
12.Проводящее кольцо (рис. а) пронизывает магнитный поток, изменяющийся согласно графику на рис. б). Указать направление индукционного тока в кольце и определить, как изменяется ток.
а) |
б) |
|
Ф |
t
B
а) почасовой стрелке, возрастает; б) почасовой стрелке, убывает;
в) противчасовой стрелки, возрастает; г) противчасовой стрелки, убывает.
69
13.Вблизи полюса электромагнита висит проводящее кольцо. Магнитный поток, пронизывающий кольцо, изменяется согласно графику, приведенному на рисунке справа. В какие интервалы времени кольцо притягивается к электромагниту.
Ф
1 2 3 4 5 t
а) 1, 2; |
б) 2, 3; |
в) 2, 4; |
г) 4, 5. |
14. Магнитный |
поток через |
катушку из N витков |
изменяется по закону |
Ф = αt – β, где α и β некоторые константы. Выразить временную зависимость ЭДС индукции.
а) ε = – α; б) ε = – αN; в) ε = – α – β; г) ε = 0.
15. Рисунок поясняет скин-эффект. Здесь изображены силовые линии взаимосвязанных полей Е и Н без обозначения их направлений. Указать их направления, приусловии, чтоток в проводнике возрастает.
I
H
E
I
I
I
I
а) б) в) г)
16.Выберите все окончания, которые можно поставить вместо многоточия в предложении: "ЭДС самоиндукции в катушке пропорциональна ...".?
а) ...скорости изменения силы тока, протекающего через катушку; б) ...силе тока, протекающего через катушку;
в) ...скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку,
ипротекающему через нее току;
г) ...магнитному потоку, пронизывающему катушку, и протекающему через нее току.
70
17.Через катушку, индуктивность которой равна L, течет ток, изменяющийся
во времени по закону I = I0sinωt. Определить максимальное значение ЭДС индукции.
|
|
LI |
2 |
|
|
|
ω |
2 |
|
|
|
ω |
б) |
0 |
|
; |
|
L |
I0 |
|
|
ω |
ω |
2 |
|
в) |
|
2 |
; |
||||||
а) LI0 ; |
|
|
|
|
г) LI0 cos |
t. |
|||||
18.Электрическую цепь, содержащую ЭДС (ε), активное сопротивление (R) и индуктивное сопротивление (L) замкнули. Каким графиком будет описываться изменение тока в цепи?
|
|
|
K |
|
ε |
R |
L |
|
|
|
|
I |
I |
I |
I |
а) |
t |
б) |
t |
в) |
t |
г) |
t |
|
|
|
|
19.Вблизи полюса электромагнита висит проводящее кольцо. Пусть ток в обмотке электромагнита изменяется согласно графику, изображенному на рисунке. Определить направление индукционного тока, возникающего в кольце. Что будет происходить с кольцом?
I
O |
t |
а) при возрастании тока в обмотке в кольце возникает индукционный ток, направленный по часовой стрелке; кольцо отклонится вправо; б) при возрастании тока в обмотке в кольце возникает индукционный
ток, направленный против часовой стрелки; кольцо отклонится вправо;
в) при убывании тока в обмотке в кольце возникает индукционный ток, направленный против часовой стрелки; кольцо отклонится влево; г) при убывании тока в обмотке в кольце возникает индукционный ток,
направленный по часовой стрелке; кольцо отклонится влево. 71
20.Вблизи полюса электромагнита висит проводящее кольцо. По обмотке электромагнита течет не меняющийся со временем ток. Что произойдет с проводящим кольцом, если витки обмотки электромагнита растянуть?
а) в кольце возникнет индукционный ток, направленный по часовой стрелке; кольцо притянется к электромагниту;
б) в кольце возникнет индукционный ток, направленный по часовой стрелке; кольцо оттолкнется от электромагнита;
в) в кольце возникнет индукционный ток, направленный против часовой стрелки; кольцо оттолкнется от электромагнита;
г) в кольце возникнет индукционный ток, направленный против часовой стрелки; кольцо притянется к электромагниту;
д) никаких изменений не произойдет.
21. Две катушки 1 и 2 подвешены на длинных нитях так, что их плоскости параллельны. Катушка 2 замкнута накоротко. Что произойдет с катушками сразу после замыкания ключа К?
1 2
L
K
а) катушкибудутпритягиваться; б) катушки будутотталкиваться; в) ничегонепроизойдет.
22.Какие из приведенных выражений дают энергию магнитного поля внутри соленоида?
|
BH |
|
|
|
B 2 |
µ |
µ |
2 |
|
LI 2 |
||
а) |
2 |
; |
б) |
|
|
|
; |
в) 0 |
H |
; |
г) |
2 . |
2 |
µ µ |
|||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
2 |
|
|
|
||
23. Проволочное кольцо находится в меняющемся со временем магнитном
72
поле. Положение кольца, направление магнитной индукции В и характер ее изменения показаны на рисунке. Указать направление тока, наводимого в кольце, и направление элементарной силы dF, действующий на малый участок кольца dl со стороны магнитного поля.
В
dB/dt>0
а) токнаправлен почасовой стрелке, силанаправленакцентрукольца; б) токнаправлен почасовой стрелке, силанаправленаотцентракольца;
в) токнаправлен противчасовой стрелки, силанаправлена кцентрукольца; г) токнаправлен противчасовой стрелке, силанаправленаотцентракольца.
24.Виток площадью S находится в магнитном поле напряженностью H. Плоскость витка перпендикулярна линиям поля. Каково сопротивление витка, если при исчезновении поля по витку протекает заряд q?
а) |
2µ0µHS |
; |
б) |
µ0µHS |
; |
в) |
HS |
; |
г) |
2HS |
; |
д) 0. |
q |
q |
q |
q |
25.Вблизи бесконечно длинного прямолинейного проводника с током в одной плоскости с проводом расположены два одинаковых проводящих контура. Ток в проводе выключают. Сравнить заряды, протекающие по контурам I и II.
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
а) q1< q2; |
б) q1= q2; |
в) q1> q2. |
26.Круговой контур радиусом r, имеющий сопротивление R, помещен в однородное магнитное поле с индукцией В. Плоскость контура перпендикулярна направлению магнитного поля. Какое количество электричества протечет через контур при повороте его на 180°?
|
Bπr2 |
б) |
πR2 |
|
2Bπr2 |
|
BπR2 |
б) 0;. |
а) |
R ; |
2B ; |
в) |
R ; |
г) |
r ; |
27.Круговой контур радиусом r, имеющий сопротивление R, помещен в однородное магнитное поле с индукцией В. Плоскость контура перпендикулярна направлению магнитного поля. Какое количество электричества протечет через контур при повороте его на 90°?
73
|
Bπr2 |
|
2Bπr2 |
|
BπR2 |
г) |
πR2 |
д). 0. |
а) |
R ; |
б) |
R ; |
в) |
r ; |
2B ; |
28.Что нужно поставить вместо многоточия в предложении: "Физическая величина, численно равная отношению силы, действующей на проводник с током, расположенный перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля, к длине проводника и к току в нем, есть ..."?
а) ...магнитный поток; б) ...напряженность магнитного поля; в) ...ЭДС индукции; г) ...магнитная индукция; д) ...индуктивность.
29.Какое из приведенных ниже выражений является индуктивностью соленоида длиной l, площадью сечения S, с числом витков N?
|
µ µN 2S |
|
|
µ µNS |
|
а) µ0µn2V; |
б) 0 l |
; |
в) µ0µIn2lS; |
г) 0 l |
. |
30.Какое из приведенных ниже выражений дает энергию магнитного поля, создаваемого током I в соленоиде длиной l, площадью сечения S , с числом витков N?
|
µ µ |
N |
2 |
IS |
|
µ µ |
N |
2 |
I |
2 |
S |
|
|
µ |
µ |
N |
2 |
I |
2 |
S |
|
µ µ |
NI |
|
NI |
а) |
0 |
|
; б) |
0 |
|
|
; |
в) |
0 |
|
|
|
; г) |
0 |
; |
д) l . |
|||||||||
|
l |
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
2l |
|
|
|
l |
|
||||||||
31. Прямоугольная рамка с подвижной перемычкой MN находится в однородном постоянноммагнитномполе. Пустьперемычкаперемещаетсявправо. Указать направление сил: а) силы Ампера (F), действующей на индукционный ток в перемычке; б) силы (ƒ), действующей на электрон вдоль перемычки (эта сила обусловливает ЭДС).
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
а) |
f |
б) f |
F в) |
f |
F |
г) |
F |
|
F |
|
|
|
|
f |
32. В каких из приведенных ниже формулах допущены ошибки?
74
µ |
µ |
2 |
S; |
б) ρB = |
BH |
; |
в) F = BIlsinα; |
µ |
µ |
а) L= 0 |
|
n |
2 |
г) F = 0 |
I1I2l. |
||||
|
l |
|
|
|
|
|
2π |
||
33.Какие из приведенных ниже выражений дают объемную плотность энергии магнитного поля?
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
а) |
BH; |
б) |
B |
; |
в) |
µ0µH |
; |
г) |
W; |
д) |
LI . |
|
2µ0µ |
||||||||||||
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
V |
|
2 |
75