Физика. Примеры решения задач контрольной работы

Физика
Контрольная работа
Теплотехника
Колебания
Свободные незатухающие
колебания
Затухание свободных
колебаний
Вынужденные колебания
Физика атомного ядра
Электротехнические материалы
Электромагнитное
взаимодействие
Квантооптические явления
Оптика
Волновая оптика
Электромагнитные волн
Принцип суперпозиции волн
Принцип Гюгенса
Интерференция света
Дифракция света
Опыт Майкельсона.
Теория аберрации Стокса
Интерференция
поляризованных лучей.
Физические основы механики
Молекулярная физика
и термодинамика
Молекулярно-кинетическая
теория
Электромагнетизм
Сложение колебаний
Электpостатика
Электpический заpяд
Закон Кулона
Потенциал
Пpоводники в
электpостатическом поле
Диэлектpики в электpическом
поле
Поток вектоpа напpяженности
Теоpема Гаусса
Электpическая емкость
Основные законы постоянного
тока
Проектирование электропривода
Энеpгия электpического поля
Электроника
Ядерная физика
История создания и развития
ядерной индустрии
Элементарные частицы
Теория относительности
Измерение заряда электрона
Ионизирующие излучения
Теория рассеяния альфа-частиц
в веществе
Ядерные реакции
Периодическая система элементов
Математика
Контрольная
Примеры решения интегралов
Высшая математика в экономике
Задачи
Комплексные числа
Дифференциальное и
интегральное исчисление
Интегралы
Графика
Архитектура
Курс лекций по истории искусства
Эпоха Возрождения
Машиностроительное черчение
Инженерная графика
Основные задачи на прямую
и плоскость
Векторная алгебра
Исследование функции
и построение графика
Производная функции
Свойства комплексных чисел
Информатика
Лабораторные работы
Курс лекций по информатике
Локальная сеть

Электромагнетизм

Вопросы для самоподготовки.

Магнитное взаимодействие проводников с током. Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера.

Вектор индукции магнитного поля. Поток вектора индукции.

Вещество в ПМП. Магнитная проницаемость вещества. Вещества диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные. Магнитные свойства тканей организма.

Действие ПМП на биологические объекты. Геомагнитное поле, его циклические изменения и влияние его на популяции живых существ, эпизоотии, скорость роста растений. Применение магнитного поля в терапевтических целях.

Электромагнитная индукция. Закон Фарадея.

Явление самоиндукции. Индуктивность контура.

Понятие об электромагнитном поле. Физический механизм действия высокочастотного ЭМП на живой организм. Физические основы ветеринарной высокочастотной электротерапии.

Основные законы и формулы

Наименование величин или физический закон

Формула

Индукция магнитного поля

 Индукция магнитного поля в центре кругового тока

 Индукция магнитного поля вблизи бесконечно длинного проводника с током

 Индукция магнитного поля внутри соленоида с током

 Закон Ампера

 Магнитный поток

 Закон Фарадея для электромагнитной индукции

ЭДС самоиндукции

Энергия магнитного поля

Формула Томсона

 Индуктивность соленоида

 

,

 где Mmax - максимальный вращающий момент, действующий на контур с током в магнитном поле, S – площадь контура.

.

.

,

где V –объем поля.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1

По двум длинным прямолинейным и параллельным проводам, расстояние между которыми d=4 см, в противоположных направлениях текут токи , . Найти магнитную индукцию поля в точке А, которая нахо­дится на расстоянии  см от первого провода на про­должении линии, соединяющей провода (рис. 1).

 Рис.1

Решение.

 На рис. 1 провода расположены перпен­дикулярно к плоскости чертежа. Маленькими кружочками изображены сечения проводов. Условимся, что ток  течет к нам , а ток — от нас. Общая ин­дукция В в точке А равна векторной (геометрической) сумме индукци  и  полей, создаваемых каждым током в отдельности, т. е.

  (1)

Для того чтобы найти направление векторов  и  , проведем через точку А силовые линии магнитных полей, созданных токами  и .

Силовые линии магнитного поля прямого провода с то­ком представляют собой концентрические окружности с центром на оси провода. Направление силовой линии совпа­дает с движением концов рукоятки правого буравчика, ввинчиваемого по направлению тока (правило буравчика). Поэтому силовая линия магнитного поля тока , проходящая через точку А, представляет собой окружность радиусом A, a силовая линия магнитного поля тока  , проходящая через эту же точку, — ок­ружность радиусом А (на рис. 1 показана только часть этой окружности).

По правилу буравчика находим, что силовая линия магнитного поля тока  направлена против часовой стрелки, а тока — по часовой стрелке.

Теперь легко найти направление векторов  и  в точке А: каждый из них направлен по касательной к соответствующей силовой линии в этой точке. Так как векторы  и  направлены вдоль одной прямой в противоположные сторо­ны, то векторное равенство (1) можно заменить алгебраическим равенством.

 (2)

Индукция магнитного поля тока I, текущего по прямому бесконечно длин­ному проводу, вычисляется по формуле

, (3)

 — магнитная постоянная; - магнитная проницаемость среды, в которой провод расположен; r — расстояние от провода до точки, в которой определяет­ся индукция.

Подставив значения  и  в равенство (2 ), получим

 

или

. (4)

Выразим числовые значения в СИ и подставим их в (4): (провода расположены в воздухе);      

Задача № 2

На немагнитный каркас длиной l=50 см и площадью сечения S=3 см2 намотан в один слой провод диаметром d=0,4 мм так, что витки плот­но прилегают друг к другу. Найти индуктивность получившегося соленоида и магнитный поток, пронизывающий поперечное сечение соленоида при токе I =1 А. 

Решение.

 1. Индуктивность соленoида вычисляется по формуле

 (1)

где п — число витков, приходящихся на единицу длины соленоида; V — объем соленоида.

Число витков п получим, разделив единицу длины на диаметр провода d:

 . (2)

 Объем соленоида V=S l, где S — площадь поперечного сечения соленоида; l - длина соленоида.

 Подставим выражения для n и V в равенство (1):

Выпишем числовые значения в СИ и подставим их в расчетную формулу (3): l =50 см=0,5 м;S =3см 2 =3.10 - 4 м 2; d = 0,4 мм = 4 . 10 - 4 м;  = 4 .10-7 Гн/м;  = 1;

2. При наличии тока в соленоиде любое его поперечное сечение пронизывает магнитный поток

ФМ = В S, (4)

где В — магнитная индукция в соленоиде.

Магнитная индукция соленоида определяется по формуле

 (5)

Подставив выражения п и В по (2) и (5) в (4), получим расчётную фор­мулу 

  . 

Выполним вычисления, подставив в расчетную формулу значения величин I, S и d в СИ:

Фм = 4  . 10-7 . 1 Вб = 9,42 . 10-7 Вб = 0,942 мкВб.

Контрольные задачи

61. Из проволоки длиной l=3,14 м и сопротивлением R=20 0м сделали кольцо. Определить индукцию поля в центре кольца, если на концах провода создана разность потенциалов U=1 B.

62. Два длинных прямых параллельных проводника, по которым текут в противоположных направлениях токи I1=0,2 A и I2 = 0,4 A, находятся на расстоянии l=14 см. Найти индукцию магнитного поля в точке, расположенной между проводниками на расстоянии r=4 см от первого из них.

63. По двум длинным прямым параллельным проводникам в одном направлении текут токи I1=1A и I2=3A. Расстояние между проводниками r=40 см. Найти индукцию магнитного поля в точке, находящейся посередине между проводниками.

64. Магнитный поток Ф=10-2Вб пронизывает замкнутый контур. Определить среднее значение ЭДС индукции, которая возникает в контуре, если магнитный поток изменится до нуля за время t=0,001 c.

65. Определить магнитный поток в соленоиде длиной l=20 см, сечением  S=1 см2, содержащем N=500 витков, при силе тока I=2А.. Сердечник немагнитный.

66. Круговой проволочный виток площадью S=50 cм2 находится в однородном магнитном поле. Магнитный поток, пронизывающий виток, Ф=1 мВб. Определить индукцию магнитного поля, если плоскость витка составляет угол  с направлением линии индукции.

67. Магнитный поток Ф, пронизывающий замкнутый контур, возрастает  с 10-2 до  за промежуток времени t=0,001 c. Определить среднее значение ЭДС индукции, возникающей в контуре.

68. В катушке при изменении силы тока от I1 =0 до I2=2A за время t=0,1 c возникает ЭДС самоиндукции eСИ=6В. Определить индуктивность катушки.

69. Соленоид с радиусом поперечного сечения r= изготавливают, плотно наматывая провод диаметром d=0,6 мм. Какой длины должен быть соленоид, если его индуктивность  L=0,006 Гн?

70. Вычислите среднюю э.д.с. самоиндукции, получающуюся при размыкании тока в электромагните. Число витков N=1000, поперечное сечение соленоида  S=10 cм2, индукция В=1,5 Тл, время размыкания 

На главную