Методические рекомендации и задания по физике для самостоятельной работы студентов (С.П. Степина, Н.Б. Бутко - Методические рекомендации и задания по физике для самостоятельной работы студентов), страница 7

Найти индуктивность катушки, имеющей 400 витков на длине '20 см. Площадь поперечного сечения катушки 9 см2. Чему будет равна индуктивность этой катушки, если внутрь ее введен железный сердечник„магнитная проницаемость материала которого в условиях работы равна 400. 4.

По обмотке соленоида ицдукгивностью 0.2 Гн течет ток 10 А. Определить энергию магнитного поля соленоида. 5. Определить силу тока 1 в цепи через Л1 = 0.01 с после ее размыкания. Сопротивление цепи ~= 20 Ом, индуктивность 1. = 0.1 Гн. До размыкания по цепи.шел ток 1о = 50 А. б. Круговой виток с радиусом г = 2 см и сопротивлением К = 1 Ом находится в однородном магнитном поле, индукция которого 40 В = 0.2 Тл перпендикулярна плоскости витка. Какой заряд Ч пройдет через виток, если его повернуть на угол а = 90'.

7.,Квадратная рамка из медной проволоки сечением 1ммз помещена в магнитное поле, индукция которого меняется по закону В = В з!и сМ,'где В = 0.01 Тл, Т=0.02 с, площадь рамки 25 смз. Плоскость рамки перпендикулярна к направлению магнитного поля. Найти зависимость от времени и наибольшее значение: 1) магнитного потока, пронюывающего рамку; 2) ЭДС индукции, возникающей в рамке; 3) силы тока, текущего по рамке. П вариант 1.

Проводник длиною 20 см движется в однородном магнитном поле,индукция которого 0.4 Тл. Скорость двюкения проводника 8 мlс и направлена перпендикулярно магнитному полю. Чему равна индуцируемая в проводнике ЭДС? 2. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0.8 Тл равномерно вращается рамка площадью Я = 50 ему. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям нцлукцни. Среднее значение ЭДС индукции за время, в течение которого магнитный поток, пронизывающий рамку, изменился от нуля до максимального значения, равно О.!б В.

С какой частотой вращалась рамка? 3. Катушка длиною 20 см и диаметром 3 см имеет 400 витков. По катушке течет ток силой 2 А. Найти: 1) индуктивность катушки; 2) магнитный поток, пронизывающий площадь ее поперечного сечения. 4. Индуктивность катушки (без сердечника) 1. = О.! мГн. При какой силе тока 1 энергия магнитного поля % = 0.1 мДж? 5. Катушка длиной 1 — 0.5 м и диаметром Р = 0.05 м имеет Х = 10000 витков из медной проволоки сечением з = 0.1 ммЗ. Через какое время после подключения катушки к источнику постоянного тока ток достигнет величины 75% установившегося. 6. В однородном магнитном поле 'с Н = 8.104 А!м перпендикулярно ему находится рамка площадью $ = 1О-З мз. Сопротивление рамки К = 1 Ом.

Какой заряд Ч пройдет по рамке, если поле исчезнет. 7. Через катушку, индуктивность которой 1. = 0.021 Гн, течет ток, 41 изменяющийся со временем по закону 1 = Хс з!и аэг, где Т = 5 А, Т = 0.02 с. Найти зависимость от времени: 1) ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке, 2) энергии магнитного поля катушки. Швариаит 1. В магнитном поле находится катушка диаметром 5 см н имеющая 300 витков. Чему будет равно среднее значение ЭДС индукции в этой катушке, если индукция магнитного поля уменьшается в течение 0.3 сек.

с 2 Вб/м2 до О? 2. В однородном магнитном поле В= 0.84 Тл с постоянной угловой скоростью вращается квадратная рамка из медной проволоки со стороной 5 см. Площадь сечения провода 0.5 ммз. Максимально индуцированный в рамке ток равен 1.9 А. Найти угловую скорость вращения рамки. 3. Соленоид длиною 50 см и площадью поперечного сечения 2 см2 имеет индуктивность 0.2 мкГн.

При какой силе тока объемная плотность энергии магнитного поля внутри соленоида равна 1 мДжlмэ? 4. Найти ' индуктивность соленоида из Х витков медной проволоки, сечением з = 1 ммз, Длина' соленоида 1 = 20 см,' а 'сопротивление К = 0.2 Ом. 5. Катушка с индуктивностью 1. = 0.15 Гн и сопротивлением В = ! 0 Ом. Через какое время т после включения источника постоянной ЭДС ток в катушке станет равен половине установившегося? б.

Виток из проволоки с сопротивлением К = 1 Ом и диаметром !3 =' 4 см помещен в однородное магнитное поле В = 2 Тл. Какой заряд пройдет через виток, если его повернуть на 180'? 7. Две катушки имеют взаимную индуктивность, равную 0.005 Гн. В первой катушке сила тока изменяется по закону 1 = .г, зш ая, где Тя = 10 А, Т = 0.02 с.

Найти: 1) зависимость от времени ЭДС, индуцируемой во второй катушке; 2) наибольшее значение этой ЭДС. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ Вопросы к коллоквиуму 1. Колебательный контур. Явления в колебательном контуре при собственных (свободных) электромагнитных колебаниях. Аналогия с собственными (свободными) механическими колебаниями. Уравнение этих колебаний 2. Амплитуда, частота, период и фаза электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре.

Формула Томпсона для периода. От чего зависят амплитуда и фаза колебаний. 3. Как изменяются электрические и магнитные поля при колебаниях? Энергия электрического и магнитного полей в колебательном контуре. 4. Вывести ю закона сохранения энергии связь амплитудньгх значений тока в контуре и напряжения на конденсаторе при незатухающих колебаниях. б. Уравнение колебаний в реальном колебательном контуре. Затухание колебаний. Условие, при котором колебания возможны. б.

Характеристики затухающих колебаний: коэффициент затухания и логарифмический декремент затухания. Их физический смысл. 7. Вынужденные электромагнитные колебания. Уравнения этих колебаний. Переменный ток. 8. Поведение к, С и Ь в цепи переменного тока частоты и. Векторные диаграммы. Импеданс. 9. Резонанс напряжений. Добротность контура, ее физический смысл и связь с параметрами контура. 10, Мощность переменного тока. 11. Взаимные превращения электрических и магнитных полей. Вихревое электрическое поле.

Ток смещения. 12. Уравнения Максвелла в интегральной форме. Граничные условия. Типовые задачи к коллоквиуму 1, Возможны ли колебания в контуре с С = 1 мкФ, Ь = 1 мГн и К = 30 Ом? 2. Контур состоит из двух конденсаторов емкостью по 2 мкФ и 43 катушки с индуктивностью 1 мГн, сопротивление которой равно 50 Ом. Возникнут ли колебания в этом контуре, если конденсаторы соединены: 1) последовательно; 2) параллельно? 3.

Колебательный контур настроен на длину волны Х = 1500 м и состоит из катушки индуктивности Е = 60 мкГн и плоского конденсатора с площадью пластин Я = 400 см2. Расстояние между пластинами д = 0.02 см. Найти диэлектрическую проницаемость ь среды, заполняющей пространство между пластинами конденсатора. (Ответ: б) 4. Найти индуктивность контура с емкостью С = 10 мкФ, чтобы он имел резонанс при частоте з = 50 Гц. (Ответ: 1 Гн). 5. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=0.2 мкФ, катушки с индуктивно стью 1.=5.07 мГн и сопротивления В.=11.1 Ом.

Во сколько раз уменьшится разность потенциалов на обкладках конденсатора за два периода колебаний7 (Ответ: 1.55 раза) б. Конденсатор и сопротивление включены в цепь переменного тока с частотой к = 50 Гц. Найти полное сопротивление (импеданс), если й = 3 кОм, С = 1 мкФ. Конденсатор и сопротивление включены: 1) параллельно; 2) последовательно. (Ответ: 2180 Ом, 4380 Ом) 7. В цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц включены последовательно емкость 35.4 мкФ, активное сопротивление 100 Ом и индуктивность 0.7 Гн. Найти силу тока в цепи и падение напряжения на емкости, омическом сопротивлении и индуктивности.

(Ответ: 1.34 А, 121 В, 134 В, 295 В) 8. Найдите логарифмический декремент затухания колебаний в контуре, состоящем ю конденсатора емкостью С = 2.22 нФ и катушки из медной проволоки диаметром 0 = 0.5 мм. Катушка имеет 400 витков проволоки. (Ответ: 0.018) Катушка длиной 1 = 25 см, радиусом г = 2 см имеет И = 1000 витков медной проволоки сечением з = 1 ммз, включена в цепь переменного тока (~ = 50 Гц).

Какую часть полного сопротивления катушки составляет: 1) омическое сопротивление, 2) индуктивное сопротивление? (Ответ: 74%, 68%) 10. Катушка с сопротивлением К и индуктивностью Ь включена в цепь переменного тока с напряжением О = 127 В и частотой к = 50 Гц. Найти индуктивность, если разность фаз между током и напряжением <р = ' 60' и катушка потребляет мощность Р = 400 Вт. (Ответ: 0.055 Гн) 11: В колебательном контуре емкость увеличивается в: 2 раза, а индуктивность изменяется так, 'что чтобы резойансная частота не изменялась. Как при этом изменяются: логарифмический декремент затухания, коэффициент затухания, амплитуда тока при 'резонансе и напряжение на конденсаторе при резонансе. В контур включены ЭДС с постоянной амплитудой и постоянное сопротивление. 12. Для какого момента времени 1 отношение Жм/%'эл энергии магнитного поля колебательного контура к" энергии его электрического поля равно 3? (Ответ: Т/6) 13. В контуре вследствие затухания теряется 99% энергии.