Методическая разработка для аудиторного занятия №25

Методическая разработка для аудиторного занятия №25-11 по теме:
Электромагнетизм 2
1.Проводник АВ длиной L = 0,6 м и сопротивлением R = 0.02 Ом движется по медным
шинам СД, подключенным к источнику с э.д.с. E = 0,96 В и внутренним
C
+ A D
сопротивлением r = 0,01 Ом. Определить силу тока в проводнике,
если он движется равномерно со скоростью v = 0,5 м/с

v
+ E
перпендикулярно магнитному полю с индукцией В = 1,6 Тл.

2.Прямой проводник длиной L = 1,5 м, движущийся равноускоренно в
B
однородном магнитном поле с начальной скоростью v0 = 3 м/с и
ускорением а = 10 м/с2, переместился на расстояние x = 0,5 м. Найти
C
- B D
среднюю э.д.с. индукции в проводнике. Индукция магнитного поля
равна В = 0,2 Тл и направлена перпендикулярно скорости движения проводника. Найти
также мгновенное значение э.д.с. индукции в проводнике в конце перемещения.
3. Проволочная рамка в виде квадрата со стороной а = 5 см и сопротивлением R = 6 Ом
расположена в однородном магнитном поле, линии которого составляют угол  = 450 с
плоскостью рамки. При повороте рамки в положение, при котором линии поля
перпендикулярны плоскости рамки, по ней протекает заряд Q = 14 мкКл. Определить
индукцию магнитного поля.
4. Однородное магнитное поле перпендикулярно к плоскости медного проволочного
кольца, имеющего диаметр D = 2 см и диаметр проволоки d = 2 мм. С какой скоростью
В/t должно изменяться во времени магнитное поле, чтобы индукционный ток в кольце
был равен I = 10 А? Удельное электросопротивление меди эл = 1,710-3 Омм.
5.П-образный проводник расположен в горизонтальной плоскости и

v
помещён в вертикальное однородное магнитное поле индукцией
L
В = 0,2 Тл. По проводнику может скользить перемычка длиной L = 0,2 м и

B
массой m = 0,3 кг. Коэффициент трения между перемычкой и
проводником  = 0,05. Перемычке сообщается горизонтальная скорость
v0 = 4 м/с. Какую горизонтальную силу надо приложить к перемычке, чтобы она двигалась
равномерно? Сопротивление перемычки R = 8 Ом, сопротивлением П-образного
проводника пренебречь.
6.Проволочное кольцо диаметра D, имеющее сопротивление R, помещено в переменное
магнитное поле, перпендикулярное его плоскости. Магнитная индукция нарастает линейно
за время t1 от нуля до значения В и затем линейно уменьшается до нуля за время t2. Какое
количество теплоты выделится в кольце?
7. Катушка сопротивлением R=20 Ом и индуктивностью L=10-2 Гн находится в переменном
магнитном поле. Когда создаваемый этим полем магнитный поток увеличился на  Ф=10-3
Вб, сила тока в катушке возрастает на  I=0,05 А. Какой заряд проходит за это время по
катушке.
8.В соленоиде при силе тока I энергия магнитного поля W. Сопротивление обмотки R.
Какой электрический заряд q пройдет по обмотке при равномерном уменьшении силы тока
I в n раз? На сколько изменится энергии магнитного поля?
9.По какому закону меняется ЭДС самоиндукции в катушке индуктивностью L=5 мГн, если
сила тока в ней изменяется по закону I=3+4t+0,2t2? Чему равна ЭДС самоиндукции через
t=2 c?
Домашнее задание №25-11 по теме:
Электромагнетизм 2
1.(Л) Самолёт имеет размах крыльев L = 15 м. Горизонтальная скорость самолёта
v = 720 км/ч. Определить разность потенциалов, возникающую между концами крыльев.
Вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли В = 510-5 Тл.
2.(С) В магнитном поле с индукцией В = 0,2 Тл вращается стержень
2 длиной L = 0,2 м с постоянной угловой скоростью  = 50 c-1. Найти
разность потенциалов на концах стержня, если ось вращения проходит
L
 через конец стержня параллельно силовым линиям магнитного поля.
 3. .(С) Проволочная рамка в виде прямоугольника поворачивается в
однородном магнитном поле с индукцией В = 0,5 Тл из положения, когда
плоскость рамки составляет угол  = 300 с направлением поля в
положение, когда плоскость рамки параллельна линиям поля.
1
Определить величину заряда, протекшего при этом через рамку.
Сопротивление рамки R = 10 Ом, её размеры а = 10 см, b = 20 см.
4. .(С) Проволочный контур в виде равностороннего треугольника со стороной а = 8 см
помещён в однородное магнитное поле так, что линии индукции магнитного поля
перпендикулярны плоскости контура. Индукция магнитного поля В = 10 Тл. Контур
преобразуют из треугольника в квадрат. Определите изменение магнитного потока через
контур.
5. .(Т) Горизонтальный проводник массы m и длины L может скользить по двум
вертикальным проводящим стержням без нарушения электрического контакта.
Стержни соединены внизу конденсатором ёмкости С. Перпендикулярно
плоскости движения приложено однородное постоянное магнитное поле
индукции В. Найти ускорение стержня. Сопротивлением образовавшейся
электрической цепи, а также трением пренебречь. Система находится в поле
тяготения Земли.
6. .(С-Т) Прямолинейный проводник сопротивлением r и длиной L


двигается с постоянной скоростью v в однородном магнитном поле с
v

L
R индукцией В перпендикулярно силовым линиям. Концы проводника
замкнуты на сопротивление R. Найти количество тепла, которое
выделится на этом сопротивлении за время t.
7. .(Л) По катушке протекает ток, создающий магнитное поле, энергия
которого равна W = 0,5 Дж. Магнитный поток через катушку равен Ф = 0,1 Вб. Найти ток.
8. (С) Определить индуктивность цепи, если про изменении силы тока в ней по закону
I=1-0,2t в цепи возникает ЭДС самоиндукции  c  2  10 2 В
9. .(Л-С) При изменении силы тока в соленоиде от I1=2,5 А до I2=14,5 А его магнитный поток
увеличился на  Ф=2,4 мВб. Соленоид имеет N=800 витков. Найти среднюю ЭДС
самоиндукции, которая возникает в нем, если изменение силы тока происходит в течение
времени t =0,15 с. Найти также изменение энергии магнитного поля в соленоиде.
10.(Л) На катушке сопротивлением R=8,2 Ом и индуктивностью L=25 мГн поддерживается
постоянное напряжение U=55 В. Определить энергию магнитного поля. Какое количество
теплоты выделится в катушке при размыкании цепи?
Основные понятия, формулы.
1.Поток индукции магнитного поля ( магнитный поток ) сквозь плоскую поверхность S в
случае однородного магнитного поля с индукцией В Ф  BS cos  Вб  , где  - угол


между направлениями векторов магнитной индукции B и нормали n к плоской
поверхности S. Если в контуре N витков, то поток, пронизывающий контур равен
Ф  NBS cos .
2.Закон электромагнитной индукции ( Фарадея): ЭДС индукции, возникающая в контуре,
связана со скоростью изменения магнитного потока соотношением:
возникновения ЭДС индукции:

Ф
. Причины
t
B  B (t ) , т.е. контур находится в меняющемся магнитном
поле,    (t ) , т.е. контур поворачивается в магнитном поле, S  S (t ) , т.е. меняется
площадь контура.
3.Правило Ленца: индукционный ток всегда имеет такое направление, чтобы
препятствовать причине его вызывающей. Правило Ленца объясняет знак минус в законе
электромагнитной индукции.
4.Индукционный ток:
I

R , где R -
5.Заряд, протекший по контуру: q
сопротивление контура.
 It  
Ф
.
R
6.Самоиндукция. Ток, текущий по контуру, создает магнитный поток Ф  LI , где L –
индуктивность контура. ЭДС самоиндукции возникает вследствие изменения собственного
магнитного потока в контуре
  L
I
.
t
LI 2
7.Энергия магнитного поля: W 
.
2
Ответы.
2
1.  1   2  BLV  0,15 В
2. 1   2  B
L2
2
=0,2 В
Bab
sin   5  10  4 Кл
R
Ba 2 9
(  3 )  8 мВб
4. Ф 
4 4
g
5. a 
CB 2 l 2
1
m
3. Q 
 Bvl 
6. Q  
 Rt
Rr
2W
 10 А
7. I 
Ф
8.L=0,1 Гн
Ф
 12,8 B
9.    N
t
ФI 1  I 2 
W 
 2  10  2 Дж
2
LU 2
 0,56 Дж
10. W 
2R 2