Задачи электромагнитная индукция: Задачи 11 класс. Электромагнитная индукция - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Задачи 11 класс. Электромагнитная индукция

Методика решения задач на применение закона электромагнитной индукции
будет полезна как учащимся, так и абитуриентам

—————————————————————————————————-

Решая задачи на закон электромагнитной индукции, удобно пользоваться следующими рекомендациями.

Анализируя условия задачи, необходимо прежде, всего установить причины изменения магнитного потока, связанного с контуром, и определить, какая из величин В, S или α, входящих в выражение для магнитного потока Ф, изменяется с течением времени. После этого нужно записать закон электромагнитной индукции Фарадея для одного витка или для нескольких витков
.
Если в задаче речь идет о поступательном движении прямого проводника, то э.д.с. индукции определяют по формуле
,
вытекающей из закона электромагнитной индукции.
Затем выражение для Ф надо представить в развернутом виде. Для этого выбирают два момента времени t₁ и t₂ и для каждого из них определяют потоки Ф₁ и Ф₂, связанные с данным контуром. Изменение магнитного потока за время Δt = t₂ − t₁ в зависимости от условия задачи, будет равно или

если изменяется магнитная индукция поля, в котором находится контур, или

если изменяется положение рамки в поле, или, наконец,

где ΔS — площадь, описанная в пространстве движущимся проводником.
Далее надо подставить выражение для ΔФ в исходную формулу закона электромагнитной индукции и, записав дополнительные условия, решить полученные уравнения совместно относительно искомой величины.
Наибольшие затруднения возникают обычно при расчете электрических цепей, содержащих аккумуляторы, когда на одном из участков цепи возникает э. д.с. индукции, вызванная движением проводника в магнитном поле.
Решение в этом случае нужно начинать с определения величины и направления этой э.д.с, после чего задача сведется к расчету обычной цепи постоянного тока с несколькими источниками э.д.с. (см. п.3е в методике решения задач электродинамики) , соединенными между собой последовательно или параллельно.

—————————————————————————————————

вернуться на стр. “ЭМ-индукция” • “Физика”

вернуться к методике решения задач

Решая приведенные ниже задачи, Вы сможете повторить основы электромагнетизма.

—————————————————————————————————-
Для решения задач Вам могут потребоваться таблицы
физических постоянных или кратных и дольных приставок к единицам физических величин

Закон ЭМ индукции Фарадея.

1. Магнитный поток внутри катушки с числом витков равным 400, за 0,2 с изменился от 0,1 Вб до 0,9 Вб. Определить ЭДС, индуцируемую в катушке.

2. Определить магнитный поток, проходящий через прямоугольную площадку со сторонами 20х40 см, если она помещена в однородное магнитное поле с индукцией в 5 Тл под углом 60° к линиям магнитной индукции поля.

3. Сколько витков должна иметь катушка, чтобы при изменении магнитного потока внутри нее от 0,024 до 0,056 Вб за 0,32 с в ней создавалась средняя э.д.с. 10 В?

ЭДС индукции в движущихся проводниках.

1. Определить ЭДС индукции на концах крыльев самолета Ан-2, имеющих длину 12,4 м, если скорость самолёта при горизонтальном полёте 180 км/ч, а вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 0,5·10^-4 Тл.

2. Найти ЭДС индукции на крыльях самолета Ту-204, имеющих длину 42 м, летящего горизонтально со скоростью 850 км/ч, если вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 5·10

-5 Тл.

ЭДС самоиндукции

1. В катушке возникает магнитный поток 0,015 Вб, когда по ее виткам проходит ток 5,0 А. Сколько витков содержит катушка, если ее индуктивность 60 мГ?

2. Во сколько раз изменится индуктивность катушки без сердечника, если число витков в ней увеличить в два раза?

3. Какая э.д.с. самоиндукции возникнет в катушке с индуктивностью 68 мГ, если ток 3,8 А исчезнет в ней за 0,012 с?

4. Определить индуктивность катушки, если при ослаблении в ней тока на 2,8 А за 62 мс в катушке появляется средняя э.д.с. самоиндукции 14 В.

5. За сколько времени в катушке с индуктивностью 240 мГ происходит нарастание тока от нуля до 11,4 А, если при этом возникает средняя э.д.с. самоиндукции 30 В?

Энергия электромагнитного поля

1. По катушке с индуктивностью 0,6 Гн течет ток силой 20 А. Какова энергия магнитного поля катушки? Как изменится эта энергия при возпастании силы тока в 2 раза? в 3 раза?

2. Какой силы ток нужно пропускать по обмотке дросселя с индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 100 Дж?

3. Энергия магнитного поля какой катушки больше и во сколько раз, если первая имеет характеристики: I₁=10A, L₁=20 Гн, вторая: I₂=20A, L₂=10 Гн?

4. Определить энергию магнитного поля катушки, в которой при токе 7,5 А магнитный поток равен 2,3·10^-3 Вб. Число витков в катушке 120.

5. Определить индуктивность катушки, если при токе 6,2 А ее магнитное поле обладает энергией 0,32 Дж.

6. Магнитное поле катушки с индуктивностью 95 мГ обладает энергией 0,19 Дж. Чему равна сила токав катушке?

вернуться на стр. “ЭМ-индукция” • “Физика”

вернуться к методике решения задач

источники:

Балаш В. А. “Задачи по физике и методы их решения”. Пособие для учителей. М., “Просвещение”, 1974.
Мартынов И.М., Хозяинова Э.М. “Дидактический материал по физике 9 кл.” М., “Просвещение”, 1978.
Марон А.Е., Мякишев Г.Я. “Физика”. Учебное пособие для 11 кл. вечерней (заоч.) средн. шк. и самообразования. М., “Просвещение”, 1992.

Гладкова Р.А., Добронравов В.Е., Жданов Л.С., Цодиков Ф.С. “Сборник задач и вопросов по физике” для сред. спец. уч. заведений М., “Наука”, 1975.

| Задача на электромагнитную индукцию

Произведем вычисления:

Ответ: 0,13 м; 5,2·10-6 с.

10) Задача на электромагнитную индукцию.

Катушка сопротивлением 100 Ом, состоящая из 1000 витков, внесена в однородное магнитное поле, так что линии магнитной индукции параллельны оси катушки. Площадь поперечного сечения катушки равна 5 см2. В течение некоторого времени индукция магнитного поля уменьшилась с 0,09 до 0,04 Тл.

Какой заряд индуцирован в проводнике за это время?

Запишем краткое условие задачи.

Решение:

При изменении магнитного потока, пронизывающего катушку в ней возникает индукционный ток силой, по закону Ома равный:

Дано: СИ

R=100 Ом

N=1000

S=5см2 =5·10-4м2

B1=0,09Тл

B2=0,04Тл

q-?

, где — ЭДС индукции. По определению сила тока , где — время протекания заряда через поперечное сечение провода.

Приравниваем: . Отсюда .

По закону Фарадея ЭДС индукции, возникающая в катушке содержащей N витков: ,

где , .

Угол α между нормалью к плоскости контура и линией магнитной индукции по условию задачи равен нулю, поэтому .

С учетом этого .

Проведем проверку размерности:

Произведем вычисления: .

Ответ: 2,5·10-4 Кл

11) Задача на идеальный колебательный контур.

Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=5 мкФ и катушки индуктивности L = 0,2 Гн. Определить максимальную силу тока I0 в контуре, если максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора U0 = 90 В. Активным сопротивлением проводов в контуре пренебречь.

Запишем краткое условие задачи.

Решение:

Воспользуемся законом сохранения энергии для идеального колебательного контура:

Дано: СИ

L=0,2 Гн

С=5 мкФ =5·10-6Ф

U0= 90В

I0 -?

Полная энергия контура равна энергии конденсатора при максимальном значении U: .

Сила тока достигает максимального значения в момент разрядки конденсатора, при этом .

Следовательно, .

Откуда: .

Произведем вычисления: .

Ответ: 0,45 А

12) Задача на формулу Томсона.

В колебательный контур включен конденсатор емкостью С=0,2 мкФ. Какую индуктивность L нужно включить в контур, чтобы получить в нам электромагнитные колебания частоты υ = 400Гц?

Запишем краткое условие задачи.

Решение:

Воспользуемся формулой Томсона: .

Циклическая частота равна

ω = 2πυ

Дано: СИ

С=0,2 мкФ =0,2·10-6Ф

υ= 400Гц

L -?

Следовательно, .

Откуда

Произведем вычисления: .

Ответ: 0,79 Гн.

Задачи для контрольной работы

Варианты.

Номера задач

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91

3 12 22 32 42 52 62 72 82 92

3 13 23 33 43 53 63 73 83 93

4 14 24 34 44 54 64 74 84 94

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95

6 16 26 36 46 56 66 76 86 96

7 17 27 37 47 57 67 77 87 97

8 18 28 38 48 58 68 78 88 98

9 19 29 39 49 59 69 79 89 99

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1. Электрическое поле создано двумя точечными зарядами 2·10-7 Кл и — 2·10-7 Кл. Расстояние между зарядами 50 см. Определить напряженность электрического поля в точке, находящейся на расстоянии 30 см от одного заряда и 40 см от другого заряда.

2. Поле создано бесконечной плоскостью с поверхностной плотностью заряда 4·10-5 Кл/м2, к которой подвешен на нити шарик массой 1 г и зарядом 10-9 Кл. Определить угол, образованный нитью и плоскостью.

3. Два точечных заряда 1 Кл и – 4 Кл расположены в 12 м друг от друга. На каком расстоянии от второго заряда напряженность электрического поля равна нулю?

4. Четыре одинаковых положительных точечных заряда q = 10мкКл закреплены в вершинах квадрата со стороной 1 м. Найти силу, действующую со стороны трех зарядов на четвертый.

5. Частица массой 2 мг и зарядом 5·10-6 Кл находится в однородном поле напряженностью 200 кВ/м. Какой путь пройдет частица за 4 мс, если ее начальная скорость равна нулю?

6. Два точечных заряда 1 мкКл и – 4 мкКл расположены в воздухе на расстоянии 20 см друг от друга. Определить напряженность электрического поля в точке, расположенной на расстоянии 12 см от первого заряда и 16 см от второго.

Эксперимент по электромагнитной индукции | Научный проект

Научный проект

Электричество переносится током , или потоком электронов. Одной из полезных характеристик тока является то, что он создает собственное магнитное поле. Это полезно во многих типах двигателей и приборов. Проведите этот простой эксперимент с электромагнитной индукцией, чтобы лично убедиться в этом явлении!

Обратите внимание, как ток может создавать магнитное поле.

Скачать проект

Предмет

Наука

Что произойдет, если батарея будет подключена и переключатель включен? Будет ли напряжение батареи влиять на магнитное поле?

Тонкая медная проволока
Длинный металлический гвоздь
Батарея фонаря 12 В
Батарея 9 В
Кусачки
Тумблер
Изолента
Скрепки

Отрежьте длинный отрезок провода и присоедините один конец к плюсовому выходу тумблера.
Оберните проволоку не менее 50 раз вокруг гвоздя, чтобы получился соленоид .
После того, как провод закроет гвоздь, прикрепите его к отрицательной клемме 12-вольтовой батареи.
Отрежьте короткий кусок провода, чтобы соединить положительную клемму аккумулятора с отрицательной клеммой тумблера.

Включите выключатель.
Поднесите скрепки к гвоздю. Что происходит? Сколько скрепок вы можете подобрать?
Повторите эксперимент с батареей 9В.
Повторите эксперимент с батареями 9 В и 12 В, расположенными последовательно (если вы не знаете, как расположить батареи последовательно, ознакомьтесь с этим проектом, в котором объясняется, как это сделать).

Ток, проходящий через цепь, делает гвоздь магнитным и притягивает скрепки. Батарея 12 В создаст более сильный магнит, чем батарея 9 В. Последовательная цепь создаст более сильный магнит, чем отдельные батареи.

Электрические токи всегда создают свои собственные магнитные поля. Это явление представлено правилом правой руки:

Если вы сделаете рукой знак «Большой палец вверх» следующим образом:

Ток будет течь в направлении, на которое указывает большой палец, и направление магнитного поля изменится. быть описано направлением пальцев. Это означает, что когда вы меняете направление тока, вы также меняете направление магнитного поля. Ток течет (что означает поток электронов) от отрицательного конца батареи через провод к положительному концу батареи, что может помочь вам определить направление магнитного поля.

Когда тумблер включен, ток будет течь от отрицательной клеммы батареи по цепи к положительной клемме. Когда ток проходит через гвоздь, он индуцирует или создает магнитное поле. Аккумулятор 12В производит большее напряжение ; следовательно, производит более высокий ток для цепи того же сопротивления. Большие токи будут индуцировать большие (и более сильные!) магнитные поля, поэтому гвоздь будет притягивать больше скрепок при использовании большего напряжения.

Заявление об отказе от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и отказаться от любых претензий к Education.com, возникающих в связи с этим. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и проектным идеям научной ярмарки покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, включая ограничения об ответственности Education.com.

Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех отдельных лиц или во всех обстоятельствах. Реализация любой идеи научного проекта следует проводить только в соответствующих условиях и с соответствующими родителями. или другой надзор. Чтение и соблюдение мер предосторожности всех материалы, используемые в проекте, является исключительной ответственностью каждого человека. Для дополнительную информацию см. в справочнике по научной безопасности вашего штата.