Физика-11кл-Касьянов-2002-ГДЗ (991547), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Магнитное поле, которое возникает в этомзазоре, ориентирует домены в движущейся магнитной ленте. Привоспроизведении записи остаточная индукция доменов, которыедвигаются вместе с лентой, образует в зазоре головки воспроизведения магнитное поле. Оно вызывает в выходной обмотке головкиЭДС индукции, которая подобна записанному сигналу.51§ 36.
Генерирование переменногоэлектрического токаОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Для того чтобы генераторы электрического тока были более компактны, в электрическую энергию преобразуется энергия не поступательного, а вращательного движения. В рамке, вращающейся вмагнитном поле, возникает ЭДС индукции.2. В начальном положении сила Лоренца, действующая в рамке,равна нулю. При повороте рамки на 90° под действием силы Лоренца происходит разделение зарядов. В сторонах 1 и 3 (см.
рис. 119учебника) возникают одинаковые ЭДС индукции, а разделение зарядов в сторонах 2 и 4 незначительно, поэтому ЭДС индукции, которая возникает в них, можно пренебречь.εТ = 2π / ωωB ∆ Sπωπ2ω03.3π2ω2π 5πω 2ω3πωt−ωB ∆SТ = 2π / ωΦ(t )B ∆S0π2ωπω3π2ω2π 5πω 2ω3πωt− B ∆S4. С помощью гибких контактов (щеток) с колец снимается индуцированный заряд.5. Вместо рамки используют ротор (катушку с большим числомвитков) для увеличения генерируемой ЭДС.ЗАДАЧИ№ 1.Дано:a = 5 см = 0,05 мb = 8 см = 0,08 мT = 0, 02 сB = 0, 2 Тлε im ; ε i (t ) − ?52Решение:xL0ε i = ε im sin(ωt ) ; εi = 0,25 sin 100πt.ωОтвет: ε m = 0, 25 B; εi = 0, 25 sin 100πt.№ 2.Дано:N = 20B = 0, 5 Тлε m = 7, 85 В2Решение:ε m = ωBS , но εim = ε m / Nω = ε m / NSB ⇔ ν = (1 /(2π)) ⋅ ε m / NSB =4S = 25 см = 25 ⋅10 мν–?№ 3.Дано:N = 1027,85 В=2 ⋅ 3,14 ⋅ 20 ⋅ 25 ⋅10−4 м 2 ⋅ 0, 5 ТлОтвет: ν = 50 Гц.= 50 Гц.Решение:ε im = ωBS = 2πνSBS = 1200 см 2 = 0,12 м 2 ε m = N ε i = 2πN νSB =ν = 50 Гц= 2 ⋅ 3,14 ⋅10 ⋅ 50 Гц ⋅ 0,12 м 2 ⋅ 0, 58 Тл ≈ 220 ВB = 0, 58 ТлОтвет: ε m = 220 Вεm −?№ 4.Дано:Решение:Fл = evB sin α.
По определению сила Лоренца:A = RFл = ∆ϕe – работа по переносу заряда.oα = 30R=5мν = 10 ГцB = 5 ⋅10∆ϕ – ?−4Тогда ∆ϕ = evBR sinТлα;еv = ωR = 2πνR ⇒ ∆ϕ = 2πνR 2 B sin α == 2 ⋅ 3,14 ⋅ 25 м 2 ⋅10 Гц ⋅ 5 ⋅10 −4 Тл ⋅ sin 30 o = 0, 4 BОтвет: ∆ϕ = 0, 4 B.№ 5.Дано:N = 200S = 100 cм 2 = 0, 01 м 2T = 20 мс = 2 ⋅10 −2 сB = 0, 2 ТлR = 100 ОмI (t ); ω; I m − ?Решение:ε i = ε i m sin ωt = ωBS sin ωt;U = N ε i = ωBSN sin ωtПо закону ОмаU ωBSN sin(ωt ) 2πBSN sin ωtI= ==RRTR2πNBS 2 ⋅ 3,14 ⋅ 200 ⋅ 0, 2 Т ⋅ 0, 01 м 2==Im =RT100 Ом ⋅ 0,02 с=1,26 А.532π 2 ⋅ 3,14== 314 ру/с ; I(t) = 1,26 ⋅ sin 314t.Т0, 02 сОтвет: Im = 1,26 A; ω = 314 ру/с; I(t) – 1,26 sin 314 t.ω=§ 37.
Передача электроэнергии на расстояниеОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Уменьшение потерь мощности в ЛЭП достигается с помощью повышения передаваемого напряжения, потому что потери мощностиобратно пропорциональны квадрату передаваемого напряжения.2. В линиях электропередач используют повышающие трансформаторы для сохранения передаваемой мощности (снижения потерь),так как напряжение в ЛЭП должно быть максимальным.3.
Обычно генераторы вырабатывают напряжение не выше 20кВ,потому что при более высоких напряжениях сильно возрастает возможность электрического пробоя изоляции в обмотке (катушке) и вдругих частях генератора.4. Для использования электроэнергии на промышленных предприятиях необходимо большое снижение напряжения, которое осуществляется при помощи понижающих трансформаторов.5. Эталон частоты – 50Гц – выбран с учетом инерционности человеческого зрения, которое позволяет различать сигналы длиннее0,05 с. Этой частоты достаточно для того, чтобы глаз не мог заметить изменение интенсивности излучения ламп накаливания.§ 38. Векторные диаграммы для описанияпеременных токов и напряженийОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1.
Мгновенное значение напряжения – напряжение в данный момент времени t.Фаза колебаний – это аргумент функции, которая описывает гармонические колебания.Начальная фаза колебаний – фаза колебаний при t = 0 (в начальныймомент времени).2. Гармоническое колебание представляется в виде вектора, его модуль равен амплитуде колебаний, а угол, который образует вектор сосью Х, равен начальной фазе колебаний.3. Косинусоидальное колебание представляется в виде вектора длиной Im с начальной фазой, равной 0. Синусоидальное колебание можно рассматривать как косинусоидальное с начальной фазой –π/2.544. Стрелками с одинаковыми направлениями (возможно разнойдлины).5.
Сложение колебаний на векторной диаграмме происходит по правилу сложения векторов.ЗАДАЧИ№ 1.Дано:Решение:2πTπu = 10 cos(( )(t + )) Вu = 10 B ; ϕ 0 =t63T5πTU = 10 cos= −5 3 B.u m ; ω; ϕ; U − ?464πTОтвет: u m = 10 B; ϕ 0 = ; u = −5 3 B.34№ 2.Дано:Решение:3πi = 4 cos(10t + ) А4I m = 4 A; ϕ 0 =y3π4ϕ0xIm№ 3.Дано:u = 6 sin(5t − π / 3) BРешениеyu m = 6 B; ϕ 0 =umϕ0№ 4.Дано:πu1 = 10 cos(ωt + )4πu 2 = 10 sin(ωt + )4∆ϕ – ?π3xРешениеπ3πu1 = 10 cos(ωt + ) = 10sin(ϖt + );44π∆ϕ = , отстает 2-е колебание255u1∆ϕuxu2№ 5.Дано:Решение:πu1 = 10 cos(ωt + )4πu 2 = 10 sin(ωt + )4u = u1 + u 2u m = (u12 + u 22 ) = 10 2u = 10 2 cos ωtОтвет: u = 10 2 cos ωt§ 39. Резистор в цепи переменного токаОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫUR2. Сила переменного тока 1 А – сила тока, который выделяет в проводнике такое же количество теплоты, которое выделяет за тот жепромежуток времени постоянный ток 1 А.Потому что только тепловое действие не зависит от изменения направления тока.3.
Действующее значение переменного тока равно силе постоянноготока, при котором в проводнике выделяется такое же количествотеплоты, которое выделяется за тот же промежуток времени при переменном токе.4. Действующее (эффективное) значение силы переменного гармонического тока в 2 раз меньше его амплитудного значения.Действующее (эффективное) значение переменного гармоническогонапряжения в 2 раз меньше его амплитудного значения.5.
Активное сопротивление – это сопротивление такого элементаэлектрической цепи, в котором происходит необратимое преобразование электрической энергии во внутреннюю.1. По закону Ома: i =§ 40. Конденсатор в цепи переменного токаОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Потому что цепь оказывается разомкнутой.562.
Время релаксации R–C цепи определяет по порядку величинывремя разрядки конденсатора емкостью С через сопротивление R.3. Производная U’C характеризуется тангенсом угла наклона касательной к кривой UC(t).Когда t = 0, эта касательная пересекает ось t в точке τС = RC.4. Магнитоэлектрическая индукция – это явление возникновения впеременном электрическом поле магнитного поля.5.
В цепи конденсатора колебания силы тока по фазе опережают колебания напряжения на его обкладках на π/2.Емкостное сопротивление:XC = Um / Im = 1 /ω C.ЗАДАЧИ№ 1.Дано:q = αt − βt 2α = 10 Кл/сβ = 0, 25 Кл/с 2Решение:dqI см == α − 2βt = 10 Кл/с − 2 ⋅ 0, 25 Кл/с 2 ⋅ 2 с = 9 А.dtОтвет: Iсм = 9 Аt =2cI см№ 2.Дано:C = 0, 5 мкФu = 10 sin(100πt )i (t ) − ?РешениеI = q ' = C (dU / dt ) = CU ⋅100π cos(100πt ) == 5 ⋅10 −7 φ ⋅10 ⋅100 ⋅ 3,14 ⋅ cos 100πt == 1, 57 cos(100πt ) мАОтвет: i = 1, 57 cos(100πt ) мА№ 3.Дано:C = 0, 5 мкФU = 10 sin(100πt )p– ?Решениеp = IU = 10 sin(100πt ) ⋅1, 57 cos(100πt ) =sin(200πt )15, 7 ⋅Bт = 7, 85 sin(200πt ) Вт.2p7,85T47,85T23T4t57№ 4.Дано:xc = 3, 2 кОм = 3, 2 3 ОмC = 1 мкФ= 10 −6 Фν−?1=−62 ⋅ 3,14 ⋅10 φ ⋅ 3, 2 ⋅10 3 ОмРешение1xc =;ωCω = 2πν ⇒ xc =11=⇒ν=2πνc2πcxc= 50 Гц .Ответ: ν = 50 Гц.№ 5.1; график – гипербола.ωcПри Ê ω в 2,3 раза, xc Ì в 2,5 раза.xcРешение: xc =0ω§ 41. Катушка индуктивности в цепипеременного токаОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1.
При изменении силы тока в катушке изменяется магнитный потоки возникает ЭДС самоиндукции.2. Индуктивное сопротивление катушки равно xL = ωL.3. Колебания силы тока в катушке индуктивности по фазе отстаютна π/2 от колебаний напряжения на ней.4. Среднее значение за период мощности переменного тока в катушке индуктивности равно нулю.5. Элементы цепи, для которых среднее значение мощности переменного тока равно 0, обладают реактивным сопротивлением.
Поэтому индуктивное сопротивление катушки является реактивным.ЗАДАЧИ№ 1.Дано:L = 20 мГн = 2 ⋅10 −2 Гнν = 50 ГцxL – ?58Решение:x L = ωL = 2πν l =2 ⋅ 3,14 ⋅ 50 Гц ⋅ 2 ⋅10 −2 Гн == 6, 28 Ом.Ответ: xL = 6,28 Ом.№ 2.Решение: xL = ωL ⇒ график – прямая. При Ê ω в 3 раза xL Ê в 3 раза.xLω0№ 3.Дано:L = 10 мГн = 0, 01 ГнR = 10 ОмN = 10ν–?Ответ: ν = 1590 Гц.Решение11xL == NR ⇒ ν =2πνL2πNRL1== 1590 Гц2 ⋅ 3,14 ⋅10 ⋅100 м ⋅ 0, 01 Гн№ 4.Дано:L = 0, 35 ГнU д = 220 ВРешение:UUд=Im = m ⇒ Iд =xL2πνLν = 50 Гц=Iд – 7220 B= 2 А.2 ⋅ 3,14 ⋅ 5 − Гц ⋅ 0, 35 Гнyuдx0Iд№ 5.Дано:U = 311cos(100πt )Iд = 7 АL –?РешениеUmIд =⇔ L = U m /(ϖI д 2 ) = 0,1 ГнωL 2Ответ: L = 0,14 Гн.59§ 42. Свободные гармоническиеэлектромагнитные колебанияв колебательном контуреОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Цепь, которая состоит из катушки индуктивностью L и конденсатора емкостью C, включенных последовательно, называют колебательным контуром.2.
Потому что она не расходуется на нагревание (R ≈ 0).3. В начальный момент t = 0 между обкладками конденсатора образуется электрическое поле. В момент времени t = T/4 сила тока вконтуре убывает, уменьшается магнитный поток в катушке. Конденсатор начинает перезаряжаться, и между его обкладок возникаетэлектрическое поле, которое стремится уменьшить ток. В моментвремени t = T/2 ток равен 0.
Заряд на обкладках равен первоначальному по модулю, но противоположен по направлению. Потом всепроцессы начнут протекать в обратную сторону, и в момент t = Tсистема вернется в первоначальное состояние. Далее цикл будет повторяться. В контуре при отсутствии потерь на нагревание проводовсовершаются гармонические незатухающие колебания заряда на обкладках конденсатора и силы тока в катушках индуктивности.4. По закону Ома для колебательного контура.q = q0cos ω0t;2π− 2π LC .5. T0 =ω0i = –Im sin ω0t.ЗАДАЧИ№ 1.Дано:L = 10 мГн = 0, 01 ГнC = 1 мкФ = 10 −6 ФU = 225 BIm – ?60Решение:LI m2 = CU 2 ⇒ I m = UC=L10 −6 Ф= 2, 25 A.0,01 ГнОтвет: Im = 2,25 A.= 225 B№ 2.Дано:Решение:−3L = 4 мГн = 4 ⋅10 ГнT = 2 π L C = 2πS = 10 см 2 = 10 −3 м 2d = 1 мм = 10 −3 мT –?= 2 ⋅ 3,14Lεε 0 S=d4 ⋅10 −3 Гн ⋅ 8, 85 ⋅10 −12 Ф/м ⋅10 −3 м 310 −3 м== 11, 8 ⋅10 −5 с = 118 мкс.Ответ: T = 118 мкс.№ 3.Дано:Решение:L = 1 мГн = 10 −3 ГнC1 = 40 пФ = 4 ⋅10−11Ф−11ФС 2 = 90 пФ = 9 ⋅10ν1 =2 ⋅ 3,1410ν2 =−3ν1 − ν 2 − ?10Ответ: ν1 = 31,4 кГц; ν2 = 21 кГц.№ 4.Дано:Гн ⋅ 9 ⋅10−11= 3,14 ⋅10 4 ГцФ= 2,1 ⋅10 4 ГцФРешение:T = 50 мкс = 5 ⋅10T2 – ?T2 = T−3Гн ⋅ 4 ⋅102 ⋅ 3,14−11C парC посл=−5сC пар = 2C ,C посл =C; T = 2π LC , так как2L = const, то2C− 2T − 100 мкс .C/2Ответ: T2 = 100 мкс.№ 5.Дано:u c = 200 cos(1000t )C = 0,1 мкФL; I m − ?Решение:11L= 2 == 0,1 Гн.ω C (1000 рад/с) 2 ⋅10 −7 ФИз закона сохранения энергии LI m2 = CU m2получаем:I m = U C / L = 200 B ⋅10 −5 Ф= 0, 2 A.0,1 ГнОтвет: L = 0,1 Гн; Im = 0,2 А.61§ 43.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
