6.2. Контроль исходного уровня знаний.
Задание 1
Решить следующие задачи:
1. По катушке протекает ток I=1А, который создает в ней магнитный поток Ф=0,6 Вб. Сколько витков имеет катушка, если длина катушки l=40 см, радиус r=5 см, магнитная проницаемость железного сердечника при этом μ=100?
2. По первичной обмотке трансформатора течет ток, сила которого изменяется по закону I=12Sin10πt. Найдите максимальное значение ЭДС., индуцируемой во вторичной обмотке, если взаимная индуктивность обмоток трансформатора L=0,1 Гн.
3. Кольцо радиусом r=4см находится в магнитном поле напряженностью Н=300 А/м. Плоскость кольца перпендикулярна линиям поля. Каково сопротивление кольца, если при исчезновении поля по кольцу протекает заряд q=0,01 Кл?
4. Соленоид с радиусом поперечного сечения r=3 см изготавливают, плотно наматывая провод диаметром d=0,6 мм. Какой длины должен быть соленоид. Если его индуктивность L=6 мГн?
Задание 2
Выберите правильный ответ:
Тест 1.
1. Магнитная индукция в системе СИ измеряется в:
а). Гн;
б) Тл;
в) В;
г) А;
д) Ом.
2. Индуктивность катушки в системе СИ измеряется в:
а) Гн;
б) Тл;
в) Ом;
г) В;
д) А.
3. На одну обмотку трансформатора подают переменный ток частотой ƒ. ЭДС второй обмотки:
а) не зависит от ƒ;
б) обратно зависит от ƒ;
в) линейно зависит от ƒ;
г) квадратично зависит от ƒ;
д) экспоненциально зависит от ƒ.
4. Зависимость индуктивности катушки от числа витков N и длины катушки l:
а) прямо пропорционально от N и от l катушки;
б) прямо пропорционально от N и обратно пропорционально от l;
в) прямо пропорционально от N2 и обратно пропорционально от l;
г) обратно пропорционально от N и прямо пропорционально от l;
д) обратно пропорционально от N2 и прямо пропорционально от l.
5. К контуру приближается нормально магнит с северным полюсом. Магнитный поток, пронизывающий контур:
а) не меняется;
б) убывает;
в) возрастает;
г) убывает, если
совпадает и возрастает, если
противоположно направлены.
Тест 2.
|
А.
|
|
2. Закон взаимной индукции: |
Б.
|
|
3. Закон Ома для участка цепи (импеданс): |
В.
|
|
4. Полное сопротивление катушки: |
Г.
|
|
5. Действующее значение переменного напряжения: |
Д.
|
;
;
;
;
.
6.3.Самостоятельная работа студентов. Порядок выполнения работы:
Задание 1. Измерение коэффициентов взаимной индукции М21 и М12 и исследование их зависимости от взаимного расположения катушек.
1) Собрать схему, изображенную на рис.4 и 5.
2) Ознакомиться с работой электронного осциллографа и звукового генератора.
3) Задать напряжение Uд и частоту f сигнала генератора (по указанию преподавателя), подать напряжение на катушку 1 (с помощью переключателя П1), а ЭДС катушки 2 подать на осциллограф (с помощью переключателя П2).
4) Установить подвижную катушку 1 в крайнее положение. Перемещая ее в противоположное крайнее положение через 1 см, записывать значение ЭДС взаимной индукции в цепи катушки 2. Метод измерения ЭДС с помощью электронного устройства описан в приложении 1.
5) По формуле (6.1.14) рассчитать значение М21, . полученные данные занести в табл. 1.
6) Поменяв местами катушки L1 и L2 (с помощью переключателей П1 и П2), повторить измерения по пп. 2, 3 и рассчитать М12.
7) Построить графики зависимости М21 и М12 как функции координаты z (z – расстояние между центрами катушек 1 и 2).
Таблица 1
|
Uд=… f=… |
||||||
|
Z,см |
|
М21,Гн |
|
М1,2,Гн |
||
|
дел. |
В |
дел. |
В |
|||
Задание 2. Измерение М21 при различных значениях амплитуды питающего напряжения.
1) Поставить катушку 1 в среднее положение относительно катушки 2.
2) Задать частоту питающего генератора по указанию преподавателя (например, 104 Гц).
3) Измерить амплитуду
ЭДС взаимной индукции
при различных значениях напряжения Uд
в цепи катушки 1 в интервале 0-5 В через
0,1 В.
4) По формуле (6.1.14 ) рассчитать М21. Полученные данные занести в табл. 2.
Таблица 2
|
f=… R=104Ом |
|||||
|
Uд, В |
|
|
|
|
|
|
ε 02, В |
|
|
|
|
|
|
М21, Гн |
|
|
|
|
|
Задание 3. Измерение М21 при различных частотах питающего напряжения.
1) Поставить катушку 1 в среднее положение относительно катушки 2.
2) Задать амплитуду напряжения генератора по указанию преподавателя (например, 2 В).
3) Измерить амплитуду ЭДС взаимной индукции ε 02 при различных частотах звукового генератора от 5 до 20 кГц (не менее 10 значений).
4) По формуле (6.1.14) рассчитать М21. Полученные данные занести в табл. 3.
Таблица 3
|
Uд =… R=104Ом |
|||||
|
f, Гц |
|
|
|
|
|
|
ε 02, В |
|
|
|
|
|
|
М21, Гн |
|
|
|
|
|
5) Для одного из полученных значений М21 рассчитать абсолютную и относительную погрешности ∆М21 и ∆М21/М21.