ELEKTROMAGNETSKA INDUKCIJA

Dio A.

1. Gura se kratkospojena zavojnica stalni magnet: jednom brzo, drugi put polako. Usporedite vrijednosti inducirane struje u ovim slučajevima.

A.I 1 =I 2 =0 B. I 1 =I 2 =0 B. I 1 > I 2 . G. I 1 2

2. Postoje tri identična metalna prstena. Magnet se uklanja iz prvog prstena, magnet se umeće u drugi prsten, a stacionarni magnet se nalazi u trećem prstenu. U kojem prstenu teče indukcijska struja?

3. Prsten od lagane žice obješen je na nit. Kad južni pol gurne magnet u prsten, on će: 1) biti odbijen od magneta; 2) biti privučen magnetom; 3) nepomično; 4) prvo odgurnite, a zatim privucite.

4. U 3 s, magnetski tok koji prodire kroz žičani okvir povećao se sa 6 na 18 Wb. Inducirana emf je: 1) 2 V; 2) 4 V;

3) 6 V; 4) 8 V.

5. Magnetski tok F, koji prolazi kroz provodni krug žičanog okvira, mijenja se tijekom vremena kao što je prikazano na grafikonu 1. U kojem slučaju je struja u okviru najveća?

1) U svim slučajevima indukcijska struja je ista. 2) U drugom. 3) U trećem. 4) U prvom.

6. Pri ravnomjernom porastu jakosti struje za 2 A tijekom 4 s u zavojnici se javlja inducirana EMF od 0,8 V. Koliki je induktivitet zavojnice?

1) 0,1 Gn. 2) 0,4 Gn. 3) 1,6 Gn. 4) 6,4 Gn.

7. Na sl. 2 prikazuje električni dijagram. Koja će žarulja u ovom krugu zasvijetliti kasnije od svih ostalih nakon zatvaranja ključa?

1) 1. 2) 2. 3) 3. 4) 4.

8. Kolika je jakost struje u svitku induktiviteta 2 H, ako energija magnetsko polje zavojnica je 16 J?

1) 2A. 2) 8A. 3) 4 A. 4) 2,2 A.

9. Kada se struja u svitku smanji za 3 puta, energija njegovog magnetskog polja: 1) će se povećati za 9 puta; 2) smanjit će se 9 puta; 3) smanjit će se 3 puta; 4) će se povećati 3 puta.

10. Na ravni vodič duljine 1,4 m i otpora 2 Ohma, koji se nalazi u jednoličnom magnetskom polju indukcije 0,25 T, djeluje sila 2,1 N. Napon na krajevima vodiča je 24 V, kut između vodiča i smjera vektora indukcije je ___ stupnjeva: 1) 90°; 2) 60°; 3) 45°; 4) 30°.

11. Pitanje smjera indukcijske struje u najopćenitijem obliku prvi je riješio: 1) Oersted; 2) Lentz; 3) Amper; 4) Faraday.

12. Žičani okvir površine 100 četvornih metara. cm nalazi se u jednoličnom magnetskom polju čija je ovisnost indukcije prikazana na grafikonu 2. Ako ravnina okvira sa smjerom linija magnetske indukcije zaklapa kut od 30, tada u trenutku t = 3s okvir doživljava induciranu emf jednaku:

1) 2mV; 2) 1 mV; 3) 0,7 mV; 4) 0,3 mV.

13. Glavna svojstva induktivnog električnog polja su: 1) polje nastaje promjenjivim magnetskim poljem; 2) polje nastaje promjenjivim električnim nabojem; 3) silnice indukcijskog polja su uvijek otvorene; 4) polje je potencijalno.

14. Jedinica magnetske indukcije je:

1) Amper; 2) Henry; 3) Weber; 4) Tesla.

Dio B

15. U svitku od 200 zavoja, indukcija magnetskog polja jednoliko raste od 1 do 5 Tesla u 0,1 s. Odredite induciranu emf koja nastaje u zavojnici ako je površina zavoja 6 cm.

16. Induktivitet zavojnice je 2 H, jakost struje 6 A. Kolika je EMF samoindukcije u zavojnici ako jakost struje u njoj jednoliko opada na 0 za 0,05 s?

17. Kolika je jakost struje u zavojnici od 40 mH ako je energija magnetskog polja 0,18 J?

18. Pretpostavimo da je magnet gurnut u supravodički prsten. Kako će se promijeniti magnetski tok koji prolazi kroz prsten?

19. Objasnite transformaciju energije koja se događa okretanjem magnetske igle u blizini žice kroz koju prolazi struja.

(Daj detaljan odgovor)

Kada se magnet gurne unutar kratkospojene žičane zavojnice, u zavojnici se stvara inducirana struja. Odaberite točnu tvrdnju.
A. Linije magnetske indukcije polja magneta ulaze u njegov sjeverni pol.

B. Magnet i zavojnica se međusobno odbijaju.

B. Unutar zavojnice magnetsko polje inducirane struje usmjereno je prema gore.

D. Indukcijska struja je u svitku (gledano odozgo) usmjerena suprotno od kazaljke na satu.

Rješivač fizike L.A. Kirik Samostalni i kolokvijum

1. Na slici su prikazane magnetske linije ravnog vodiča kojim teče struja. Odaberite točnu tvrdnju.
A. Smjer magnetske linije u danoj točki uzima se kao smjer koji pokazuje Južni pol magnetska igla postavljena na ovo mjesto.
B. Da biste pronašli smjer magnetskih linija, možete koristiti pravilo desne ruke.
B. Magnetski vodovi su zatvoreni samo u blizini ravnog vodiča kroz koji teče struja.
D. Smjer magnetskih linija ne ovisi o smjeru struje u vodiču.

2. Kada se kratkospojena zavojnica od žice postavi na nepomični magnet, u zavojnici se stvara inducirana struja. Odaberite točnu tvrdnju.

A. Broj magnetskih linija koje probijaju zavojnicu ne mijenja se u ovom eksperimentu.
B. Smjer indukcijske struje ne ovisi o tome je li zavojnica postavljena na sjeverni ili južni pol magneta.
B. Pojava elektromagnetske indukcije povezana je s pojavom struje u strujnom krugu pod utjecajem promjenjivog magnetskog polja.
D. Ako skinete zavojnicu s magneta, smjer indukcijske struje u zavojnici se neće promijeniti.

3. Prsten od bakrene žice brzo se okreće između polova jakog elektromagneta. Istovremeno, prsten se zagrijava. Objasnite zašto se to događa.

Kada zatvorena petlja vodiča rotira u konstantnom magnetskom polju, magnetski tok kroz tu petlju će se promijeniti. Prilikom mijenjanja magnetski tok Prema Faradayevom zakonu doći će do inducirane emf. Budući da je krug zatvoren, u njemu će teći indukcijska struja koja će imati toplinski učinak.

4. Koliki rad izvrši električna struja u vodiču ako je strujnim krugom prošao naboj 1,5 C, a napon na krajevima tog vodiča 6 V?

5. Električni kotao spiralnog otpora 160 Ohma stavi se u posudu s 0,5 kg vode temperature 20 °C i spoji na mrežu napona 220 V. Nakon 20 minuta bojler se ugasi. Koliko je vode iskuhalo ako je učinkovitost zavojnice bila 80%?

Za promatranje fenomena elektromagnetske indukcije sastavlja se električni krug koji uključuje pokretnu žičanu zavojnicu spojenu na ampermetar i nepomični magnet. U zavojnici će se pojaviti inducirana struja

1) samo ako zavojnica miruje u odnosu na magnet

2) samo ako je zavojnica postavljena na magnet

3) samo ako je zavojnica skinuta s magneta

4) ako se zavojnica stavlja ili skida s magneta

Prema zakonu elektromagnetske indukcije, inducirana struja se javlja u krugu kada se promijeni magnetski tok kroz krug. Nije važno koji je razlog promjene; ​​to može biti kretanje magneta u odnosu na krug ili kretanje kruga u odnosu na magnet. Također nije važno kako se tok mijenja, povećava li se ili smanjuje, to samo određuje smjer indukcijske struje. Budući da u uvjetima zadatka magnet miruje, inducirana struja se može promatrati stavljanjem zavojnice na magnet ili skidanjem s njega. Tvrdnja 4 je točna.

Jeste li upoznati s elektromagnetskom indukcijom? // Quantum. - 1989. - br. 6. - str. 40-41.

Po posebnom dogovoru s uredništvom i uredništvom časopisa "Kvant"

Nadam se da će se koristiti električna energija
obični magnetizam u različitim vremenima
potaknuo me na eksperimentalno proučavanje
induktivno djelovanje električnih struja.
M. Faraday

Faraday je cijeli svoj život posvetio dokazivanju da niti jedan električni ili magnetski proces koji se odvija u prirodi ne događa se izolirano. Faradayeva duboka vjera u povezanost svih sila prirode dovela ga je, nakon mnogo godina neuspjeha, do jedinstvenog otkrića.

Novi učinak, kao što se često događa, tada je otkriven u nizu naizgled različitih pojava, međutim, ujedinjenih jednim kvalitativnim zaključkom: izmjenična magnetska polja pobuđuju električna polja. Na ovom se principu temelji rad svih postojećih električnih strojeva. Upravo je Faradayevo otkriće omogućilo pretvaranje mehaničke energije u električnu energiju, prijenos energije na daljinu i time postavilo temelje moderne tehničke civilizacije.

Rad Faradaya i njegovih izvrsnih suvremenika omogućio je, korak po korak, stvaranje jedinstvene slike elektromagnetizma.

Kada proučavate ovu granu fizike, ne samo da ćete objasniti činjenice i opažanja koja poznajete, već ćete moći razumjeti i elektromagnetske pojave na kozmičkim i mikroskopskim razmjerima.

Pitanja i zadaci

1. Kako pomaknuti magnet da se igla sa sjevernim polom okrene prema promatraču?

   

2. Vodoravni kružni okvir nalazi se u magnetskom polju usmjerenom okomito prema gore. Kakav će biti smjer inducirane struje gledajući okvir odozgo ako polje opada s vremenom?
3. U kojim će položajima okvira koji rotira stalnom brzinom u blizini ravnog vodiča kroz koji teče struja, emf koji nastaje u njemu biti najveći? najmanji?

   

4. Magnet se prvo brzo, a zatim polako gura u kratkospojeni svitak. Prenosi li se isti naboj indukcijskom strujom? Stvara li se ista količina topline u zavojnici?
5. Kako će magnet pasti u dugu bakrenu cijev? Otpor zraka zanemariti.
6. Krajevi udvostručene žice spojeni su na galvanometar. Zašto kazaljka instrumenta ostaje na nuli kada žica prijeđe linije magnetskog polja?
7. Metalni novčić leži na okomito postavljenom kolutu. Zašto se zagrijava kada izmjenična struja teče kroz zavojnicu, ali ostaje hladna kada je konstantna?
8. Struja visoke frekvencije teče ravnim vodičem. Kako će se promijeniti otpor tog vodiča ako je oblikovan kao solenoid?
9. Dirigent AB giba se tako da kroz njega teče struja iz neke točke A do točke U. U kojoj je od ovih točaka potencijal veći?

   

10. Dva identična zrakoplova lete vodoravno istim brzinama, jedan blizu ekvatora, drugi blizu pola. Koji od njih ima veću razliku potencijala na krajevima krila?

    

11. Rotor uključenog električnog generatora doživljava kočenje. Koja je priroda sila koje uzrokuju ovu inhibiciju?
12. Dva kružna vodiča nalaze se okomito jedan na drugi. Hoće li u vodiču nastati inducirana struja? A kada se struja mijenja u krugu U?

    

13. U blizini trajnog magneta nalazi se supravodički prsten i kroz njega prolazi magnetski tok F. U prstenu nema struje. Koliki će biti magnetski tok kroz ovaj prsten ako se magnet ukloni?

Mikroiskustvo

Objesite potkovasti magnet na konac iznad diska od aluminijske folije koji se može okretati oko osi kroz svoje središte. Ako odvrnete magnet, disk će se početi okretati. kojim putem? Zašto?

Zanimljivo je da...

U najnovije vrste Električni strojevi nemaju nikakve mehaničke pokretne dijelove. U takozvanom MHD (magnetohidrodinamičkom) generatoru, umjesto žičanog vodiča, između polova magneta kreće se plazma nastala izgaranjem nafte ili plina. Nositelji naboja u plazmi magnetskim poljem skreću prema elektrodama i u vanjskom krugu nastaje struja.

Faraday je godinama nosio mali trakasti magnet i namotaj žice u džepu prsluka kao stalni podsjetnik na neriješen problem stvaranje električne struje pomoću magnetskog polja.

Vrtložne indukcijske struje (Foucaultove struje), kao i trenje, mogu biti ne samo štetne, već i korisne. Samo tri primjera: indukcijske peći za zagrijavanje, pa čak i topljenje metala, “magnetsko smirivanje” u mjernim instrumentima i kružnim pilama, i... dobro poznato mjerilo električne energije.

Nakon što je samostalno došao na ideju o elektromagnetskoj rotaciji, Faraday je pomoću živinog kontakta izveo kontinuiranu rotaciju magneta oko vodiča s strujom. Ovaj prvi električni motor počeo je raditi u prosincu 1821.



Lenzovo pravilo, koje određuje smjer indukcijske struje, formulirano je gotovo odmah nakon Faradayeva otkrića - 1833. godine. Danas se upečatljiva manifestacija ovog pravila može promatrati u školskom laboratoriju stavljanjem supravodljive keramičke tablete preko magneta: ona će "lebdjeti" iznad njega.



Što čitati u Kvantu o elektromagnetskoj indukciji

1. “Elektromagnetska indukcija i načelo relativnosti” - 1987, br. 11;
2. „Načini elektromagnetska teorija- 1988, br. 2;
3. “Lenzovo pravilo” - 1988., br. 5;
4. "Supravodljivost: povijest, moderne ideje, nedavni uspjesi" - 1988, br. 6;
5. “Lorentzova sila i Hallov efekt” - 1989, br. 3.

Odgovori

1. Gurnite u kolut.
2. Suprotno od kazaljke na satu.
3. Inducirana emf će imati najmanja vrijednost, kada je okvir u ravnini koja prolazi kroz žicu, najveći je kada je okvir okomit na tu ravninu.
4. Ne, budući da tok magnetske indukcije kruga U ne prodire u konturu A.
5. Isti. Ne, jer je količina topline proporcionalna brzini magneta.
6. Kada se magnet kreće u cijevi, nastaje inducirana emf koja stvara magnetsko polje koje sprječava slobodni pad magneta.
7. Uz obično trenje, rotor koče i amperske sile koje na njega djeluju iz magnetskog polja statora.
8. U avionu koji leti blizu pola.
9. U dvije polovice žice nastaju indukcijske EMF jednake veličine, ali suprotnog predznaka, koje se međusobno kompenziraju.
10. U točki U, jer na mjestu BSA, gdje ih nema EMF izvori, struja dolazi iz U Do A.
11. Na izmjenična struja Vrtložne struje nastaju u kovanici, ali ne i kod konstantne.
12. Povećat će se.
13. Budući da je otpor prstena nula, ukupna emf u njemu uvijek mora biti nula. To može biti slučaj samo ako je promjena ukupnog magnetskog toka kroz prsten nula. Prema tome, kada se magnet ukloni, magnetski tok stvoren indukcijskom strujom ostat će jednak F.

Mikroiskustvo

Izmjenično magnetsko polje rotirajućeg magneta pobuđuje induktivne vrtložne struje u disku, usmjerene tako da magnetsko polje koje stvaraju koči kretanje magneta. Prema trećem Newtonovom zakonu, jednaka i suprotna sila djeluje na disk i vuče ga duž magneta.

Problem iz fizike - 4083

2017-09-30
U kratkospojeni svitak umetne se magnet: jednom brzo, drugi put sporo. Teče li isti naboj kroz strujni krug u oba slučaja? Je li oslobođena ista količina topline?

Otopina:

Otpor zavojnice neka bude $R$. Ako se tijekom kratkog vremenskog razdoblja $\Delta t$ magnetski tok kroz krug promijeni za $\Delta \Phi$, tada je inducirana emf $\mathcal(E)_(i) = - \frac( \Delta \Phi ) pojavljuje se u zavojnici )( \Delta t)$. Indukcijska struja $I = \frac( \mathcal(E)_(i))(R) = - \frac(1)(R) \cdot \frac( \Delta \Phi)( \Delta t)$. Tijekom vremena $\Delta t$ kroz krug prolazi naboj $\Delta q = I \Delta t = - \frac( \Delta \Phi)( R)$. Ukupni naboj koji prolazi kroz krug $q = \sum \Delta q = - \frac(1)(R) \sum \Delta \Phi = - \frac( \Phi)(R)$. Ovdje je $\Phi$ konačna vrijednost magnetskog toka (početna vrijednost je nula). To znači da $q$ ne ovisi o brzini procesa. Količina topline $Q$ koja se oslobađa u krugu jednaka je radu vanjskih sila: $Q ​​= q \mathcal(E)_(i)$. Budući da je naboj $q$ isti u oba slučaja, a $\mathcal(E)_(i)$ je veći kada se magnet brzo kreće, količina topline u prvom slučaju je veća. Do ovog se zaključka može doći i na drugi način: $Q = A = Fs$, gdje je $A$ radnja koja se poduzima kada se uvede magnet mehanički rad. Kretanje magneta $s$ je u oba slučaja isto, a $F$ je u prvom slučaju veće ($F$ je sila odbijanja magneta od zavojnice zbog pojave induciranih struja).
Odgovor: naknada je ista; količina topline je veća kada se magnet brzo kreće.

ja 1 >ja 2

U magnetskom polju s indukcijom UF

Emr

je isti na svim putanjama

U Ampereovom pokusu uočeno je sljedeće

međudjelovanje dvaju paralelnih vodiča sa strujom

U Oerstedovom eksperimentu uočeno je sljedeće:

rotacija magnetske igle u blizini vodiča kada kroz njega prolazi struja

U krugu prikazanom na slici, klizač reostata se pomiče prema gore

ampermetar povećan, voltmetar smanjen

U ciklotronu, kada se brzina nabijene čestice poveća za faktor 2, njezin period revolucije (Razmotrimo nerelativistički slučaj ( vc))

neće se promijeniti

Vektor intenziteta električnog polja u točki O, koji stvaraju dva istoimena naboja, ima smjer

Vektor jakosti električnog polja na površini vodiča kroz koji teče struja ispravno je prikazan na slici

Strujno-naponska karakteristika vakuumske diode odgovara grafu

Graf je više u skladu sa strujno-naponskom karakteristikom plinskog izboja

Volt-amperska karakteristika žarulje sa žarnom niti odgovara grafu

Izraz za modul Amperove sile odgovara formuli

F=IBL grijeh

Izraz za modul Lorentzove sile odgovara formuli

F=qvB grijeh

Izraz za jakost struje u vodiču odgovara formuli

Visoki napon potreban za pražnjenje(a)

iskra

Grafikon ovisnosti otpora vodiča o temperaturi odgovara grafu

Dva identična izvora s EMF-om spojena su paralelno. Očitanja voltmetra spojena na točke 1 i 2

Dva otpornika imaju otpor R 1 =3 Ohma i R 2 = 6 Ohma, serijski spojen na istosmjerni krug. Usporedi radove A električne struje na ovim otpornicima za isto vrijeme

A 2 = 2A 1

Jedinica induktiviteta naziva se

Jedinica magnetskog toka naziva se

Jedinica za magnetsku indukciju naziva se

Jedinica emf se naziva

Iz sljedećih tvrdnji: 1) magnetsko polje stvaraju pokretni naboji i izmjenično električno polje (struja pomaka); 2) električno polje sa zatvorenim linijama sile (vrtložno polje) stvara izmjenično magnetsko polje; 3) silnice magnetskog polja su uvijek zatvorene (to znači da nema izvora - magnetskih naboja sličnih električnim); 4) nastaje električno polje s otvorenim linijama sile (potencijalno polje). električni naboji- izvori ovog polja - drugi odgovara Maxwellovoj jednadžbi

Iz sljedećih tvrdnji: 1) magnetsko polje stvaraju pokretni naboji i izmjenično električno polje (struja pomaka); 2) električno polje sa zatvorenim linijama sile (vrtložno polje) stvara izmjenično magnetsko polje; 3) silnice magnetskog polja su uvijek zatvorene (to znači da nema izvora - magnetskih naboja sličnih električnim); 4) električno polje s otvorenim linijama sile (potencijalno polje) generiraju električni naboji - izvori ovog polja - prvi odgovara Maxwellovoj jednadžbi

Iz sljedećih tvrdnji: 1) magnetsko polje stvaraju pokretni naboji i izmjenično električno polje (struja pomaka); 2) električno polje sa zatvorenim linijama sile (vrtložno polje) stvara izmjenično magnetsko polje; 3) silnice magnetskog polja su uvijek zatvorene (to znači da nema izvora - magnetskih naboja sličnih električnim); 4) električno polje s otvorenim linijama sile (potencijalno polje) generiraju električni naboji - izvori ovog polja - treći odgovara Maxwellovoj jednadžbi

Iz sljedećih tvrdnji: 1) magnetsko polje stvaraju pokretni naboji i izmjenično električno polje (struja pomaka); 2) električno polje sa zatvorenim linijama sile (vrtložno polje) stvara izmjenično magnetsko polje; 3) silnice magnetskog polja su uvijek zatvorene (to znači da nema izvora - magnetskih naboja sličnih električnim); 4) električno polje s otvorenim linijama sile (potencijalno polje) generiraju električni naboji - izvori ovog polja - četvrti odgovara Maxwellovoj jednadžbi

Kap s pozitivnim nabojem +e izgubila je jedan elektron pri osvjetljavanju. Naboj pada postao je

Žičani okvir nalazi se u jednoličnom magnetskom polju. Električna struja nastaje kada: 1) se okvir pomiče duž linija indukcije magnetskog polja; 2) okvir se pomiče preko linija indukcije magnetskog polja; 3) okvir se okreće oko jedne od njegovih stranica

Žičani okvir se gura u jednolično magnetsko polje (kao što je prikazano na slici) U ovom slučaju inducirana struja

usmjeren I - u smjeru kazaljke na satu, II - jednak nuli, III - usmjeren suprotno od kazaljke na satu

Fizička količina, određen radom ukupnog polja elektrostatičkih (Coulombovih) i vanjskih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja u određenom dijelu kruga, naziva se

napon

Trajni magnet se gura u kratko spojenu zavojnicu: jednom brzo, dva puta polako. Usporedite vrijednosti indukcijske struje koja nastaje u ovom slučaju

ja 1 >ja 2

U magnetskom polju s indukcijom U= 4 T elektron se giba brzinom 10 7 m/s, usmjerenom okomito na indukcijske linije magnetskog polja. Modul sile F, koji djeluje na elektron iz magnetskog polja, jednak je

U jednoličnom električnom polju intenziteta E= 2 10 3 V/m nabijena čestica (q = 10 -5 C) mase od m= 1 g. Pri prelasku udaljenosti r= 10 cm čestica će dobiti brzinu

U jednoličnom električnom polju pozitivni naboj kreće se od točke 1 do točke 2 različitim putanjama. Rad sila električnog polja

je isti na svim putanjama