Электромагнетизм - задачи

1. Электрон, имеющий скорость υ = 8 · 10⁶ м/с , влетает в однородное магнитное поле с индукцией В = 3,14 · 10^-2 Тл под углом α = 30° к ее направлению. Определить радиус R и шаг винтовой линии h, по которой движется электрон. m = 9,1 · 10^-31 кг, е = 1,6 · 10^-19 Кл. 

2. Найти отношение энергии магнитного поля идеального колебательного контура к энергии его электрического поля для момента времени .

3. К источнику тока с внутренним сопротивлением r = 2 Ом подключают катушку индуктивностью L = 0,5 Гн и сопротивлением R = 8 Ом. Найти время t, в течении которого ток в катушке, нарастая достигает значения, отличающегося от максимального на 1%.

4. Бесконечно длинный прямой провод согнут под прямым углом. По проводу течет ток I = 100 А. Вычислите магнитную индукцию В в точке, лежащей на биссектрисе угла и удаленной от вершины угла на расстоянии а = 10 см. μ₀ = 4π · 10^-7 Гн/м.

5. Найти максимальный магнитный поток через прямоугольный рамку, вращающуюся в однородном магнитном поле с частотой 10 об/с, если амплитуда индуцируемой в рамке ЭДС равна 3 В.

6. На соленоид длиной l = 20 см и площадью поперечного сечения S = 30 см² надет проволочный виток. Обмотка соленоида имеет N = 320 витков и по нему идет ток I = 3 А. Какая средняя ЭДС ε_ср индуцируется в надетом на соленоиде витке, когда ток в соленоиде выключается в течении времени t = 1 мс?

7. Проволочный виток, имеющий площадь 100 см², разрезан в некоторой точке, и в разрез включен конденсатор емкостью 10 мкФ. Виток помещен перпендикулярно в однородное магнитное поле, индукция которого равномерно меняется со скоростью 5 мТл/с. Определить заряд конденсатора.

8. Однослойный соленоид без сердечника длиной 20 см и диаметром 4 см имеет плотную намотку медным проводом диаметром 0,1 мм. За 0,1 с сила тока в нем равномерно убывает с 5 А до 0. Определить ЭДС самоиндукции в соленоиде.

9. Колебательный контур, состоящий из воздушного конденсатора с двумя пластинами площадью каждая и катушки индуктивностью , резонирует на волну длиной . Определить расстояние между пластинами конденсатора.

10. Определить магнитную индукцию на оси тонкого проволочного кольца радиусом R = 5 см, по которому течет ток I = 10 А, в точке А, расположенной на расстоянии d = 10 см от центра кольца.

11. Два круговых витка с током лежат в одной плоскости и имеют общий центр. Радиус большего витка 12 см, а меньшего 2 см. Напряженность поля в центре витков равна 50 А/м, если токи текут в одном направлении, и равна нулю, если в противоположном. Определить силу тока в витках I₁ и I₂.

12. В однородном магнитном поле индукции равномерно с частотой вращается рамка, содержащая площадью . Ось вращения лежит в плоскости рамки перпендикулярно линиям индукции. Определить максимальную ЭДС индукции, возникающую в рамке.

13. Индуктивность соленоида при длине 1 м и площади поперечного сечения 20 см² равна 0,4 мГн. Определить силу тока в соленоиде, при которой объемная плотность энергии магнитного поля внутри соленоида равна 0,1 Дж/м³.

14. В однородном магнитном поле с индукцией в плоскости перпендикулярной линиям индукции поля, вращается стержень длиной . Ось вращения проходит через один из концов стержня. Определить разность потенциалов на концах стержня при частоте вращения .

15. Электрон в однородном магнитном поле с индукцией движется по окружности. Найти силу эквивалентного кругового тока, создаваемого движением электрона..

16. Конденсатор электроемкостью С = 500 пФ соединен параллельно с катушкой длиной l = 40 см и площадью S сечения, равной 5 см². Катушка содержит N = 1000 витков. Сердечник немагнитный. Найти период Т колебаний.

17. В проволочное кольцо, присоединенное к баллистическому гальванометру, вставили прямой магнит. По цепи протекло количество электричества Q = 10 мкКл. Определить магнитный поток Ф, пересеченный кольцом, если сопротивление R цепи гальванометра равно 30 Ом.

18. По длинному соленоиду с немагнитным сердечником S = 5,0 см², содержащему N = 1200 витков, течет ток силой I = 2 А. Индукция магнитного поля в центре соленоида B = 10 мТ. Определить его индуктивность.

19. Кольцо из алюминиевого провода (ρ = 26 нОм·м) помещено в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Диаметр кольца 20 см, диаметр провода 1 мм. Определить скорость изменения магнитного поля, если сила тока в кольце 0,5 А.

20. Определить сколько витков проволоки, вплотную прилегающих друг к другу, диаметром 0,3 мм с изоляцией ничтожно малой толщины надо намотать на картонный цилиндр диаметром 1 см, чтобы получить однослойную катушку с индуктивностью 1 мГн.

21. Электрон движется в магнитном поле с индукцией 2 мТл по винтовой линии радиусом 2 см и шагом 5 см. С какой скоростью влетел электрон в магнитное поле? е = 1,6·10^-19 Кл, m = 9,1·10^-31 кг.

22. В колебательном контуре с индуктивностью и емкостью максимальное значение силы тока равно 0,1 мА. Каким будет напряжение на конденсаторе в момент, когда энергия электрического и магнитного полей будут равны? Колебания считать незатухающими.

23. Два проводника в виде полуколец лежат в одной плоскости и имеют общей центр. Определить напряженность колец при следующих данных: радиус первого полукольца 10 см, второго – 20 см, токи текут в одном направлении и сила тока соответственно равна 1 и 4 А. Поле от подводящих проводников не учитывать.

24. По кольцу радиусом 15 см течет ток силой 10 А. В одной плоскости с кольцом находится длинный прямой изолированный проводник, сила тока в котором 10 А. Проводник совпадает с касательной к окружности кольцевого тока. Найти напряженность магнитного поля в центре кольца при различных направлениях токов.

25. С какой скоростью движется перпендикулярно однородному магнитному полю напряженностью 500 А/м прямой проводник длиной 30 см и сопротивлением 0,1 Ом? При замыкании проводника по нему пошел бы тока силой 0,01 А. Влияние замыкающего провода не учитывать.

26. В средней части длинного соленоида находится отрезок проводника, сила тока в котором 4 А и длина 2 см. Проводник расположен перпендикулярно оси соленоида. На этот отрезок проводника действует сила 10^-5 Н. Определить силу тока в обмотке соленоида при условии, что на 1 см длины соленоида приходится 10 витков и сердечник отсутствует.

27. В соленоиде сила тока равномерно возрастает от 0 до 100 А в течение 2 с и при этом индуцируется . Какую энергию накопит поле соленоида в конце возрастания силы тока?

28. По прямому проводнику течет ток силой 50 А. В плоскости проводника расположена прямоугольная рамка, длинные стороны которой параллельны проводнику. Площадь поперечного сечения рамки 0,5 см², расстояние от центра до проводника 1 м. Определить магнитный поток, пронизывающий рамку.

29. В однородном магнитном поле с магнитной индукцией 4 Тл перпендикулярно магнитному полю движется прямолинейный проводник длиной 1 м со скоростью 25 м/с. Вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику и вектору скорости. Концы проводника соединены гибким проводом вне поля. Общее сопротивление цепи 5 Ом. Определить мощность, необходимую для движения проводника.

30. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности , конденсатора емкостью и резистора сопротивлением . Определить, через сколько полных колебаний амплитуда тока в контуре уменьшается в е раз.

31. Какой длины надо взять проволоку диаметром 0,1 мм, чтобы изготовить однослойный соленоид с индуктивностью 1 мГн? Площадь поперечного сечения соленоида 7,5 см². Сердечник отсутствует.

30