Задачи для решения на занятии

1.Зная направление вектора магнитной индукции, найти направление тока.

Рисунок 2.54

 

2.Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с током 25А действует сила 0,05Н? Длина активной части проводника 5см. Направления линий индукции и тока перпендикулярны.

3.Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого  направлен вертикально вверх (см.рис., вид сверху). Куда направлена вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 4-1?

Рисунок 2.55

 

3.В однородное магнитное поле, линии индукции которого направлены от нас, влетает сверху протон. Как называется и как вычисляется сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся в нем электрический заряд? Нарисовать траекторию движения протона. Найдите скорость движения протона, если протон в поле с индукцией 0,01Тл, описал окружность радиусом 10см. Заряд протона равен 1.6∙10^-19кл, масса протона -1.67∙10^-27кг.

4.Плоскость замкнутого контура расположена под углом 45⁰ к силовым линиям однородного магнитного поля. Что происходит с магнитным потоком при увеличении площади контура в 4 раза, и уменьшении магнитной индукции в 2 раза, если его ориентация не меняется.

5. Магнитный поток, пронизывающий контур проводника, равномерно изменился на 0,6 Вб за 0,5 с. Сопротивление проводника 0,24 Ом. Найдите силу индукционного тока.

6. Квадратная рамка со стороной 6,8 см, сделанная из медной проволоки с площадью поперечного сечения 1 мм², помещена в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Индукция магнитного поля равномерно изменяется на 0,002 Тл за 0,1 с. Чему равна при этом сила тока в рамке? Удельное сопротивление меди 1,7·10^-8Ом·м.

7. Замкнутая катушка из 100 витков помещена в однородное магнитное поле перпендикулярно ее оси. При изменении магнитного поля на 0,1 Тл за 0,1 с в катушке выделяется 0,002 Дж тепла. Чему равно сопротивление катушки, если площадь поперечного сечения катушки 10 см²?

8. Проводник длиной 20 см движется в однородном магнитном поле со скоростью 3 м/с перпендикулярно силовым линиям. Найдите величину индукции магнитного поля, если на концах проводника возникает разность потенциалов 0,06 В.

9.На рисунке представлен график изменения силы тока с течением времени в катушке индуктивностью L = 6 мГн. Определите значение ЭДС самоиндукции.

Рисунок 2.56

 

10.В катушке сила тока равномерно увеличивается со скоростью 2 А/с. при этом в ней возникает ЭДС самоиндукции 20 В. Какова энергия магнитного поля катушки при силе тока в ней 5 А?

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите условия существования магнитного поля. Охарактеризуйте магнитное поле.

2.Какая физическая величина называется магнитной индукцией? Как определяется направление вектора магнитной индукции?

3.В чем заключается принцип суперпозиции для магнитного поля?

4.Сформулируйте закон Ампера. Как определяется направление силы Ампера?

5.Сформулируйте закон Лоренца. Как определяется направление силы Лоренца?

6.Какая физическая величина называется потоком вектора магнитной индукцией? Как определяется поток вектора магнитной индукции?

7.В чем заключается явление электромагнитной индукции?

8.Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

9.В чем заключается правило Ленца?

10.Какие токи называются вихревыми?

11.В чем заключается явление самоиндукции?

12.Чему равен коэффициент самоиндукции? В каких единицах измеряется коэффициент самоиндукции?

13.В чем заключается явление взаимной индукции?

14.Как определяется энергия магнитного поля?

15.Что характеризует объемная плотность энергии? Чему равна объемная плотность энергии электромагнитного поля?

 

Задачи для самостоятельного решения

1.Определите направление индукции магнитного поля в пространстве для случаев, показанных на рисунках.

 

 

(а)             (б)            (в)           (г)         (д)            (е)

 

 

     (ж)                      (з)               (и)           (к)

Рисунок 2.57

2.Прямолинейный проводник длиной l, по которому течет ток I, находится в однородном магнитном поле с индукцией В и расположен перпендикулярно вектору . Каков модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
l, см	10	15	17	20	22	25	30	32	35	40
I, А	1	1,5	1,7	2	2,2	2,5	2,8	3	3,5	4
В, Тл	0,1	0,3	0,5	0,8	1	1,2	1,5	1,7	2	2,5

 

3. Определите направление силы Ампера для случаев, показанных на рисунках

 

   (а)                (б)                 (в)                   (г)

      (д)                   (е)              (ж)               (з)

      (и)                       (к)

Рисунок 2.58

 

4.Электрон движется по окружности радиусом R в однородном магнитном поле, имея импульс p. Определите модуль магнитной индукции поля. Заряд электрона e=-1,6·10^-19 Кл.

 

Вариант	а	б	в	г	д
R, см	0,5	0,8	1	1,2	1,5
p, кг·м/с	2·10-23	3·10-23	4·10-23	4,5·10-23	5·10-23
Вариант	е	ж	з	и	к
R, см	1,7	2	2,4	2,8	3
p, кг·м/с	5,5·10-23	6·10-23	6,5·10-23	7·10-23	7,5·10-23

5.Найдите скорость изменения магнитного потока в соленоиде из N витков при возбуждении в нем ЭДС индукции ε.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
N	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500
ε, В	50	100	150	170	200	250	300	350	400	500

 

6.Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка, сопротивление которого R, при уменьшении магнитного потока внутри витка на ΔФ.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
R, Ом	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,1
ΔФ, мВб	8	10	12	14	16	18	20	25	30	35

 

7.Проводящее кольцо, площадью S и сопротивлением R, помещено в однородное магнитное поле так, что плоскость кольца перпендикулярна линиям индукции поля. Какое количество теплоты выделится в кольце за Δt, если индукция магнитного поля убывает со скоростью .

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
S, м2	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55
R, Ом	0,001	0,002	0,003	0,004	0,005	0,006	0,007	0,008	0,009	0,01
Δt, с	0,1	0,3	0,5	0,8	1	1,2	1,5	1,7	2	2,5
, Тл/с	0,02	0,04	0,06	0,08	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35

8. Проводник длиной l движется в однородном магнитном поле со скоростью υ, направленной под углом α к линиям магнитной индукции. Найдите ЭДС индукции, возникающую в проводнике, если индукция магнитного поля В.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
l, см	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55
α0	15	20	25	30	35	40	45	50	60	70
υ, м/с	1	3	5	7	8	9	10	12	14	15
В, мТл	5	7	8	9	10	12	15	17	20	25

 

9.Определите индуктивность проводника, в котором равномерное изменение силы тока на ΔI в течение времени Δt с возбуждает ЭДС самоиндукции ε.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
ΔI, А	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5
Δt, с	0,1	0,3	0,5	0,8	1	1,2	1,5	1,7	2	2,5
ε, мВ	20	40	60	80	100	120	140	160	180	200

 

10.При силе тока в катушке I энергия магнитного поля в ней равна W_м. Определите магнитный поток, идущий через катушку.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
I, А	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55
Wм, Дж	0,1	0,3	0,5	0,8	1	1,2	1,5	1,7	2	2,5

 

Номера задач, для индивидуального решения, выбираются согласно таблице вариантов индивидуальных работ (Приложение А).

 

Рекомендуемая литература

1.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.Ф. Дмитриева. – 4ё–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 256 с.

2.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Контрольные материалы: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.Ф. Дмитриева, Л. И. Васильев. – 3–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 112 с.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основные источники:

1.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред.проф. образования/ В.Ф. Дмитриева. – 5–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 448 с.

2.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.Ф. Дмитриева. – 4ё–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 256 с.

3.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Контрольные материалы: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.Ф. Дмитриева, Л. И. Васильев. – 3–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 112 с.

4.Попова Т.Н.,Кузьменко С.Н.,Масленникова Д.Ю.,Прудкий А.С.,Гаджилов М.В. Конспект лекций для студентов дневной и заочной форм обучения,обучающихся по направлению:6.040106 – Экология, охрана окружающей среды и сбалансированное природопользование, 2014 г.

 

Дополнительные источники:

 

1.Самойленко П.И. Физика учебник для средних специальных заведений/ П.И Самойленко, - Ф.В.СергееваМосква «Академия»2014. - 321 с

2.Самойленко П.И. Физика учебник для средних специальных заведений/ П.И Самойленко, - Ф.В.СергееваМосква «Академия»2014. - 268 с

3.Трофимова Т.И. Курс физики с примерами решения задач в 2 т. Т. 1-2: учебник/ Т.И. Трофимова, А.В. Фирсов. – М: КНОРУС, 2015.

 

Интернет-источники:

 

1.Министерство образования и науки РФ www.mon.gov.ru

2. Российский образовательный портал www.edu.ru

3. Департамент образования Тверской области www.edu.tvel.ru

4.Тверской областной институт усовершенствования www.tiuu.ru

5.Представление опыта работы, класс физика physicam.ru>profskill/22/50.htm

Приложение A

Таблица вариантов индивидуальных работ

Вариант