ГДЗ-Физика-задачник-11кл-Рымкевич-2004-www.frenglish.ru (991537), страница 15
Текст из файла (страница 15)
904. три одинаковых полосовых магнита падают в вертикальном положении одновременно с одной высоты. Первый падает свободно, второй во время падения проходит сквозь не. замкнутый соленоид, третий — сквозь замкнутый соленоид. Сравнить время падения магнитов. Ответы обосновать на основании правила Ленца и закона сохранения энергии. Ответ: только в третьем случае падение магнита индуцирует ток в соленоиде. Согласно правилу Ленца, возникающий ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван, а значит, падению полосового магнита. При этом часть кинетической энергии полосового магнита тратится на нагрев соленоида индуцированным током. Таким образом, время падения магнита через замкнутый соленоид должно быть больше.
147 905. Найти направление индукционного тока, возникающего в витке В (рис. 43), если в цепи витка А ключ замыкают и если этот ключ размыкают. Указать также направление индукционного тока, если при замкнутом ключе скользящий контакт реостата передвигают вправо или его передвигают влево. Рис. 43 Ответ: при замыкании ключа в витке А увеличивается ток, текущий по часовой стрелке. Согласно правилу Ленца, ток, индуцированный при этом в контуре В, должен ослаблять действие исходного тока (его магнитное поле должно противодействовать первоначальному изменению магнитного потока).
Поэтому он должен быть направлен против часовой стрелки. При размыкании цепи А ток в контуре В, наоборот, должен быть направлен так, чтобы поддержать исходный ток. Следовательно, в этом случае он должен быть направлен по часовой стрелке. При сдвиге контакта реостата вправо полное сопротивление в цепи А увеличивается, а ток уменьшается. Поэтому, как и в предыдущем случае, ток в контуре В должен быть направлен по часовой стрелке. При сдвиге контакта реостата влево ситуация подобна первому случаю, и направление тока в цепи  — против часовой стрелки.
148 906. Если вращать магнит (рис. 44), то замкнутый виток проволоки, укрепленный на оси, начинает вращаться. Объяснить явление и определить направление вращения витка. Рис. 44 Ответ: при вращении магнита в витке проволоки будет индуцироваться переменный электрический ток, направление которого будет такое, чтобы препятствовать исходному изменению магнитного потока сквозь виток из-за вращения магнита (см. рис.
44). При этом сила Лоренца, действующая на носители заряда, совпадает с направлением вращения магнита (против часовой стрелки). Следовательно, виток будет вращаться в ту же сторону, что и магнит. 908. Почему колебания стрелки компаса быстрее затухают, если корпус прибора латунный, и медленнее, если корпус прибора пластмассовый? Ответ: в случае латунного корпуса колебания намагниченной стрелки индуцируют токи в корпусе (токи Фуко), затухающие из-за конечного сопротивления латуни. Таким образом, энергия колебаний стрелки магнита необратимо и относительно быстро переходит в теплоту.
149 909. Объяснить принцип торможения трамвая, когда водитель, отключив двигатель от контактной сети (рис. 45), переводит его в режим генератора (ключ переводится из положения 1 в положение 2). Как зависит ускорение (быстрота торможения) трамвая: а) от нагрузки (сопротивления резистора) при данной скорости движения трамвая; б) от скорости трамвая при данной нагрузке? Рис. 45 Ответ: при переводе двигателя трамвая в режим генератора механическая энергия (главным образом кинетическая энергия движения трамвая) преобразуется двигателем в электромагнитную, часть которой переходит в теплоту согласно закону Джоуля — Лен- 2 ца Р = (г г'г( (Р— мощность, У вЂ” напряжение, В— сопротивление). Поэтому при меньшей нагрузке В скорость перехода энергии в теплоту будет возрастать (согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС генератооа Б определяется скоростью вращения двигателя; таким образом, при малом внутреннем сопротивлении двигателя У = е и не зависит от В).
При большей скорости трамвая частота вращения двигателя будет гоже больше. Следовательно, выше будет и амплитуда напряжения У, а значит, скорость диссипации и эффективность торможения. 150 91 О. по какому закону должен изменятьсн магнитный поток в зависимости от времени, чтобы ЭДС индукции, возникающая в контуре, оставалась постоянной? Ответ: согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС индукции равна по модулю скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную контуром. Отсюда следует, что для постоянства ЭДС магнитный поток должен линейно зависеть от времени.
1 2 найти скорость изменения магнитного потока в соле- 9 1 ноиде из 2000 витков при возбуждении в нем ЭДС индукции 120 В. Решение. Обобщение закона электромагнитной ин- дукции на случай соленоида с М витками имеет вид: ~=)у)$. Здесь б — ЭДС индукции, ~ЛФГЛ1~ — модуль скорости изменения магнитного потока сквозь каждый виток. Из формулы (1) следует искомое выражение для скорости изменения магнитного потока: Вьгчиеленияг — ~ = — В = 0,06 Вб(с. оГ ~ 2000 Ответ: ~ — = 60 мВб(с. !ЬФ ~а 1 В этой и последующих задачах считать, что магнитный поток изменяется в зависимости от времени по линейному закону. 151 913 Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50 см, чтобы при изменении маг- 2 нитной индукции от 0,2 до 0,3 Тл в течеиие 4 мс в ией возбуждалась ЗДС 10 В? Решение.
Подставим в закон электромагнитной индукции (см. предыдущую задачу) явное выражение для изменения магнитного потокаЬФ: у(л~ я! Здесь Ь — изменение потока магнитной индукции, Я вЂ” площадь поперечного сечения (витка) катушки. Из этой формулы следует искомое выражение для количества витков: Вьгчисления: Х=10В.
4'10 =80 0 1 Тл 5 10 и -з Ответ: Х = 80. 91 4. Внутри витка радиусом 5 см магнитный поток измеиился иа 18,6 мВб за 5,9 мс. Найти напряженность вихревого электрического поля в витке. Решение. Напряженность вихревого электрического поля определяется из закона электромагнитной индукции: )бф) и равенства ЭДС индукции работе вихревого электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника: В= Е ° 2яг. 152 Здесь г — радиус витка. Из этих формул следует, что напряженность вихревого электрического поля равна: Вычисления: 18,6 10 Вб 1 — 10 В/м. 5,0 10 з с 8,28 0,05 Ответ: Е = 10 В(м. 91 5.
Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка, сопротивление которого?? = 0,08 Ом, при уменьшении магнитного потока внутри витка на ЛФ = 12 мВб? Решение. Объединяя закон электромагнитной индук- ции в виде: закон Ома для замкнутой цепи: и формулу для определения силы тока: г Ч Б' находим: Вычисления: 0,4 Кл. 0,03 м Ответ: о = 0,4 Кл.
153 91 6. В магнитное поле индукцией В - 0,1 Тл помещен контур, выполненный в форме кругового витка радиусом В = 3,4 см. Виток сделан из медной проволоки, площадь поперечного сечения которой Я = 1 мм . Нормаль к плоскости вит- 2 ка совпадает с линиями индукции поля. Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка при исчезновении поля? Решение. Для решения задачи воспользуемся формулой, полученной в задаче 915: ЛФ Я=в В ' где изменение магнитного потока ЛФ = Впг и сопротивление кругового витка 2лг В=р. —.
Я Тогда ВгЯ 9 =— 2р Вычисления: 0,1 Тл 0,034 м 10 и -з г 2 1,7.10 Ом.м Ответ: д = 0,1 Кл. 91 7 В витке, выполненном из алюминиевого провода длиной 10 см и площадью поперечного сечения 1,4 мм, скорость изменения магнитного потока 10 мВб/с. Найти силу индукционного тока. Решение. Силу тока находим на основе закона электромагнитной индукции: ~=!'-:! и закона Ома для замкнутой цепи Я=1В='р1, 154 где 1 — длина витка, Я вЂ” площадь его поперечного се- чения. Согласно зтим формулам, Вычисления: 1 10 Вб/с 1,4 10 м — 5 А -2 -е 2 28 10 Ом м 0 1м Ответ:1 = 5 А.
91 9. С какой скоростью надо перемещать проводник, длина активной части которого 1 м, под углом 60' к линиям индукции магнитного поля, чтобы в проводнике возбуждалась ЭДС индукции 1 В? Индукция магнитного поля равна 0,2 Тл. Решение. Используя формулу из решения предыдущей задачи, находим искомое выражение для скорости: 8 и= В(а)пп Вычисления: У= 1 В = 5,8 мыс. 02Тл 1м 0866 Ответ: п = 5,8 м!с. 920.
Проводник МХ (рис. 46) с длиной активной части 1 м и сопротивлением 2 Ом находится в однородном магнитном поле индукцией 0,1 Тл. Проводник подключен к источнику с ЭДС 1 В (внутренним сопротивлением источника и сопротивлением подводящих проводов пренебречь). Какова сила тока в проводнике, если: а) проводник покоится; б) проводник двилсется вправо со скоростью 4 м?с; в) проводник движется влево с такой же по модулю скоростью? В каком направлении и с какой скоростью надо перемещать проводник, чтобы через него не шел ток? 155 м х х х х х х 8' х х х х х х Ф Рис. 46 Решение. Согласно закону электромагнитной индукции, б= ВЫ з)па. Закон Ома для полной цепи в этом случае имеет вид: оо-о где б — ЭДС индукции, бз — ЭДС источника.
Таким образом, общая формула для силы тока в проводнике имеет вид: бз а ВЫзшп и Когда проводник покоится (о = О), то Если проводник движется вправо, то, согласно правилу правой руки (см. решение задачи 902), ток, индуцированный в проводнике, направлен в ту же сторону, что и исходный. Поэтому в случае б) В случае в) направление индуцированного тока противоположно исходному. 156 Поэтому Во — В?о з Если проводник движется влево при условии с = ВЫ, то ток в цепи отсутствует.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
