Un magnet permanent este introdus într-o bobină scurtcircuitată. Când un magnet este împins într-o bobină de sârmă scurtcircuitată. Rezolvator de fizică L.A. Kirik Independent și muncă de testare

Test de fizică Fenomenul de inducție electromagnetică pentru clasa a 11-a cu răspunsuri. Testul include 2 variante. Fiecare opțiune conține 5 sarcini.

1 opțiune

1. vîntr-un câmp magnetic uniform, așa cum se arată în figura 35. Ce sarcini se formează la marginile tijei?

A. 1 - negativ, 2 - pozitiv.
B. 1 - pozitiv, 2 - negativ.

2. Un magnet este introdus rapid în bobina scurtcircuitată prima dată și încet a doua oară. În ce caz este mai mare sarcina transferată de curentul de inducție?

A. În primul caz, taxa este mai mare.
B. În al doilea caz, taxa este mai mare.
B. În ambele cazuri, taxele sunt aceleași.

3. Într-un câmp magnetic cu o inducție de 0,25 T, un conductor de 2 m lungime se mișcă perpendicular pe liniile de inducție cu o viteză de 5 m/s.Ce este emf indusă în conductor?

A. 250 V.
B. 2,5 V.
V. 0,4 V.

4. În 3 s, fluxul magnetic care pătrunde în cadrul de sârmă a crescut uniform de la 6 Wb la 9 Wb. Care este valoarea FEM indusă în cadru?

A. 1 B.
B. 3 V.
V. 6 V.

5. În ce direcție de mișcare a circuitului într-un câmp magnetic (Fig. 36) apare în el un curent indus?

A. Când vă deplasați în planul de desen la dreapta.
B. La deplasarea în planul desenului departe de noi.
AB.

Opțiunea 2

1. Tija metalică se mișcă cu o viteză vîntr-un câmp magnetic uniform, așa cum se arată în figura 37. Ce sarcini se formează la marginile tijei?

A. 1 - negativ, 2 - pozitiv.
B. 1 - pozitiv, 2 - negativ.
B. Nu se poate da un răspuns cert.

2. Un magnet este introdus rapid în bobina scurtcircuitată prima dată și încet a doua oară. În ce caz este mai mare munca efectuată de CEM în curs de dezvoltare?

A. În primul caz, este mai multă muncă.
B. În al doilea caz, este mai multă muncă.
Î. Lucrarea este aceeași în ambele cazuri.

3. Într-un câmp magnetic cu o inducție de 0,5 T l, un conductor lung de 0,5 m se deplasează perpendicular pe liniile de inducție cu o viteză de 4 m/s.Ce este emf indusă în conductor?

A. 100 V.
B. 10 V.
V. 1 V.

4. În 2 s, fluxul magnetic care pătrunde în cadrul de sârmă a scăzut uniform de la 9 Wb la 3 Wb. Care este valoarea FEM indusă în cadru?

A. 4 B.
B. 3 V.
V. 2 V.

5. În ce direcție de mișcare a circuitului într-un câmp magnetic (Fig. 38) apare în el un curent indus?

A. Când planul de desen se deplasează spre dreapta.
B. Când planul de desen se îndepărtează de noi.
B. La întoarcerea laterală BD.

Răspunsuri la testul de fizică Fenomenul inducției electromagnetice pentru clasa a 11-a
1 opțiune
1-B
2-B
3-B
4-A
5-V
Opțiunea 2
1-B
2-A
3-B
4-B
5-V

eu 1 >eu 2

Într-un câmp magnetic cu inducție ÎNF

Emr

este aceeași pe toate traiectoriile

În experimentul lui Ampere s-au observat următoarele

interacțiunea a doi conductori paraleli cu curentul

În experimentul lui Oersted s-au observat următoarele:

rotirea unui ac magnetic în apropierea unui conductor atunci când curentul este trecut prin acesta

În circuitul prezentat în figură, cursorul reostatului este deplasat în sus. În același timp, citirile

ampermetrul a crescut, voltmetrul a scăzut

Într-un ciclotron, când viteza unei particule încărcate crește cu un factor de 2, perioada de revoluție a acesteia (Luați în considerare cazul nerelativist ( vc))

Nu se va schimba

Vectorul intensității câmpului electric în punctul O, creat de două sarcini cu același nume, are direcția

Vectorul intensității câmpului electric de la suprafața unui conductor purtător de curent este reprezentat corect în figură

Caracteristica curent-tensiune a unei diode în vid corespunde graficului

Graficul este mai în concordanță cu caracteristica curent-tensiune a unei descărcări de gaz

Caracteristica volt-amper a unui filament de lampă incandescentă corespunde graficului

Expresia pentru modulul de forță Ampere corespunde formulei

F=IBL păcat

Expresia pentru modulul forței Lorentz corespunde formulei

F=qvB păcat

Expresia pentru puterea curentului într-un conductor corespunde formulei

Tensiune înaltă necesară pentru descărcare(e)

scânteie

Graficul dependenței rezistenței conductorului de temperatură corespunde graficului

Două surse identice cu EMF sunt conectate fiecare în paralel. Citirile voltmetrului conectate la punctele 1 și 2

Două rezistențe având rezistență R 1 =3 Ohm și R 2 = 6 Ohmi, conectat în serie la un circuit DC. Compara lucrări A curent electric pe aceste rezistențe pentru același timp

A 2 = 2A 1

Unitatea de inductanță se numește

Unitatea fluxului magnetic se numește

Unitatea de inducție magnetică se numește

Unitatea de măsură a fem se numește

Din următoarele afirmații: 1) câmpul magnetic este generat de sarcini în mișcare și un câmp electric alternativ (curent de deplasare); 2) un câmp electric cu linii de forță închise (câmp vortex) este generat de un câmp magnetic alternativ; 3) liniile de câmp magnetic sunt întotdeauna închise (asta înseamnă că nu are surse - sarcini magnetice asemănătoare cu cele electrice); 4) un câmp electric cu linii de forță deschise (câmp potențial) este generat de sarcini electrice - sursele acestui câmp - al doilea corespunde ecuației lui Maxwell

Din următoarele afirmații: 1) câmpul magnetic este generat de sarcini în mișcare și un câmp electric alternativ (curent de deplasare); 2) un câmp electric cu linii de forță închise (câmp vortex) este generat de un câmp magnetic alternativ; 3) liniile de câmp magnetic sunt întotdeauna închise (asta înseamnă că nu are surse - sarcini magnetice asemănătoare cu cele electrice); 4) un câmp electric cu linii de forță deschise (câmp potențial) este generat de sarcini electrice - sursele acestui câmp - prima corespunde ecuației lui Maxwell

Din următoarele afirmații: 1) câmpul magnetic este generat de sarcini în mișcare și un câmp electric alternativ (curent de deplasare); 2) un câmp electric cu linii de forță închise (câmp vortex) este generat de un câmp magnetic alternativ; 3) liniile de câmp magnetic sunt întotdeauna închise (asta înseamnă că nu are surse - sarcini magnetice asemănătoare cu cele electrice); 4) un câmp electric cu linii de forță deschise (câmp potențial) este generat de sarcini electrice - sursele acestui câmp - a treia corespunde ecuației lui Maxwell

Din următoarele afirmații: 1) câmpul magnetic este generat de sarcini în mișcare și un câmp electric alternativ (curent de deplasare); 2) un câmp electric cu linii de forță închise (câmp vortex) este generat de un câmp magnetic alternativ; 3) liniile de câmp magnetic sunt întotdeauna închise (asta înseamnă că nu are surse - sarcini magnetice asemănătoare cu cele electrice); 4) un câmp electric cu linii de forță deschise (câmp potențial) este generat de sarcini electrice - sursele acestui câmp - a patra corespunde ecuației lui Maxwell

O picătură cu sarcină pozitivă +e a pierdut un electron atunci când este iluminată. Sarcina picăturii a devenit

Cadrul de sârmă este într-un câmp magnetic uniform. Un curent electric apare în el atunci când: 1) cadrul este deplasat de-a lungul liniilor de inducție a câmpului magnetic; 2) cadrul este deplasat peste liniile de inducție a câmpului magnetic; 3) cadrul este rotit în jurul uneia dintre laturile sale

Cadrul de sârmă este împins într-un câmp magnetic uniform (așa cum se arată în figură) În acest caz, curentul indus

direcționat I - în sensul acelor de ceasornic, II - egal cu zero, III - îndreptat în sens invers acelor de ceasornic

O mărime fizică determinată de munca efectuată de câmpul total de forțe electrostatice (Coulomb) și externe atunci când se deplasează o singură sarcină pozitivă într-o anumită secțiune a circuitului se numește

Voltaj

Un magnet permanent este împins într-o bobină scurtcircuitată: o dată rapid, de două ori încet. Comparați valorile curentului de inducție care apare în acest caz

eu 1 >eu 2

Într-un câmp magnetic cu inducție ÎN= 4 T electronul se deplasează cu o viteză de 10 7 m/s, direcționat perpendicular pe liniile de inducție a câmpului magnetic. Modul de forță F, care acționează asupra electronului din câmpul magnetic, este egal cu

Într-un câmp electric uniform de intensitate E= 2 10 3 V/m o particulă încărcată (q = 10 -5 C) cu o masă de m= 1 g. La parcurgerea unei distanţe r= 10 cm particula va câștiga viteză

Într-un câmp electric uniform, o sarcină pozitivă se deplasează de la punctul 1 la punctul 2 de-a lungul diferitelor traiectorii. Lucrul forțelor câmpului electric

este aceeași pe toate traiectoriile

Problemă de fizică - 4083

2017-09-30
Un magnet este introdus într-o bobină scurtcircuitată: o dată rapid și o dată încet. Curge aceeași sarcină prin circuit în ambele cazuri? Se eliberează aceeași cantitate de căldură?

Soluţie:

Fie ca rezistența bobinei să fie $R$. Dacă într-o perioadă scurtă de timp $\Delta t$ fluxul magnetic prin circuit se modifică cu $\Delta \Phi$, atunci o fem indusă $\mathcal(E)_(i) = - \frac( \Delta \Phi$ ) apare în bobină )( \Delta t)$. Curentul de inducție $I = \frac( \mathcal(E)_(i))(R) = - \frac(1)(R) \cdot \frac( \Delta \Phi)( \Delta t)$. În timpul $\Delta t$, o sarcină $\Delta q = I \Delta t = - \frac( \Delta \Phi)( R)$ trece prin circuit. Sarcina totală care trece prin circuit $q = \sum \Delta q = - \frac(1)(R) \sum \Delta \Phi = - \frac( \Phi)(R)$. Aici $\Phi$ este valoarea finală a fluxului magnetic (valoarea inițială este zero). Aceasta înseamnă că $q$ nu depinde de viteza procesului. Cantitatea de căldură $Q$ eliberată în circuit este egală cu munca forțelor externe: $Q ​​= q \mathcal(E)_(i)$. Deoarece sarcina $q$ este aceeași în ambele cazuri și $\mathcal(E)_(i)$ este mai mare atunci când magnetul se mișcă rapid, cantitatea de căldură în primul caz este mai mare. La aceasta concluzie se poate ajunge si in alt mod: $Q = A = Fs$, unde $A$ este lucrul mecanic efectuat la introducerea magnetului. Mișcarea magnetului $s$ este aceeași în ambele cazuri, iar $F$ este mai mare în primul caz ($F$ este forța de respingere a magnetului din bobină datorită apariției curenților induși).
Răspuns: taxa este aceeași; cantitatea de căldură este mai mare atunci când magnetul se mișcă rapid.

Sunteți familiarizat cu inducția electromagnetică? // Quantum. - 1989. - Nr. 6. - P. 40-41.

Prin acord special cu redacția și editorii revistei „Kvant”

Sper să obțin energie electrică
magnetism obișnuit în momente diferite
m-a încurajat să studiez experimental
acţiunea inductivă a curenţilor electrici.
M. Faraday

Faraday și-a dedicat întreaga viață pentru a demonstra că niciun proces electric sau magnetic care are loc în natură nu are loc izolat. Credința profundă a lui Faraday în interconectarea tuturor forțelor naturii l-a condus, după mulți ani de eșec, la o descoperire unică.

Un nou efect, așa cum se întâmplă adesea, a fost apoi descoperit într-o varietate de fenomene aparent diferite, unite, totuși, printr-o concluzie calitativă: câmpurile magnetice alternative excită câmpurile electrice. Pe acest principiu se bazează funcționarea tuturor mașinilor electrice existente. Descoperirea lui Faraday a făcut posibilă transformarea energiei mecanice în energie electrică, transferul energiei la distanță și, prin urmare, a pus bazele civilizației tehnice moderne.

Munca lui Faraday și a contemporanilor săi remarcabili a făcut posibilă, pas cu pas, crearea unei imagini unificate a electromagnetismului.

Când studiezi această ramură a fizicii, nu vei explica doar faptele și observațiile pe care le cunoști, dar vei putea și înțelege fenomenele electromagnetice atât la scară cosmică, cât și la scară microscopică.

Întrebări și sarcini

1. Cum să miști magnetul pentru a întoarce acul cu polul nord către observator?

   

2. Un cadru rotund orizontal este situat într-un câmp magnetic îndreptat vertical în sus. Care va fi direcția curentului indus la vizualizarea cadrului de sus dacă câmpul scade cu timpul?
3. În ce poziții ale unui cadru care se rotește cu o viteză constantă în apropierea unui conductor drept care transportă curent, emf care apare în acesta va fi cea mai mare? cel mai mic?

   

4. Un magnet este mai întâi împins rapid și apoi încet într-o bobină scurtcircuitată. Este aceeași sarcină transferată de curentul de inducție? Este aceeași cantitate de căldură generată în bobină?
5. Cum va cădea un magnet într-un tub lung de cupru? Neglijați rezistența aerului.
6. Capetele firului dublat sunt conectate la galvanometru. De ce acul instrumentului rămâne la zero atunci când firul traversează liniile câmpului magnetic?
7. O monedă de metal se află pe o bobină poziționată vertical. De ce se încălzește când curentul alternativ trece prin bobină, dar rămâne rece când este constant?
8. Un curent de înaltă frecvență trece printr-un conductor drept. Cum se va schimba rezistența acestui conductor dacă are forma unui solenoid?
9. Conductor AB se mișcă în așa fel încât curentul să circule printr-un punct A până la punctul ÎN. În care dintre aceste puncte este potențialul mai mare?

   

10. Două avioane identice zboară orizontal cu aceleași viteze, unul lângă ecuator, celălalt lângă pol. Care dintre ele are o diferență de potențial mai mare la capetele aripilor?

    

11. Rotorul unui generator electric în funcțiune suferă frânare. Care este natura forțelor care provoacă această inhibiție?
12. Două conductoare circulare sunt amplasate perpendicular unul pe celălalt. Va apărea un curent indus în conductor? A când curentul se modifică în circuit ÎN?

    

13. Un inel supraconductor este situat lângă un magnet permanent și este pătruns de fluxul magnetic F. Nu există curent în inel. Care va fi fluxul magnetic prin acest inel dacă magnetul este îndepărtat?

Microexperienta

Atârnă un magnet de potcoavă pe o sfoară deasupra unui disc de folie de aluminiu care se poate roti în jurul unei axe prin centrul său. Dacă răsuciți magnetul, discul va începe să se rotească. In ce directie? De ce?

Este interesant că...

Cele mai noi tipuri de mașini electrice nu au piese mecanice în mișcare. În așa-numitul generator MHD (magnetohidrodinamic), în locul unui conductor de sârmă, o plasmă formată în timpul arderii petrolului sau a gazului se deplasează între polii unui magnet. Purtătorii de sarcină din plasmă sunt deviați de câmpul magnetic către electrozi, iar în circuitul extern apare un curent.

Faraday a purtat un magnet mic și o bobină de sârmă în buzunarul vestei de ani de zile, ca o amintire constantă a problemei nerezolvate a unui câmp magnetic care generează un curent electric.

Curenții turbionari de inducție (curenții Foucault), precum frecarea, pot fi nu numai dăunători, ci și utili. Doar trei exemple: cuptoare cu inducție pentru încălzirea și chiar topirea metalelor, „calmarea magnetică” în instrumente de măsură și ferăstrău circular și... cunoscutul contor de energie electrică.

Având în mod independent ideea de rotație electromagnetică, Faraday, folosind un contact cu mercur, a efectuat rotația continuă a unui magnet în jurul unui conductor care transportă curent. Acest prim motor electric a început să funcționeze în decembrie 1821.



Regula lui Lenz, care determină direcția curentului de inducție, a fost formulată aproape imediat după descoperirea lui Faraday - în 1833. Astăzi, o manifestare clară a acestei reguli poate fi observată într-un laborator școlar prin plasarea unei tablete ceramice supraconductoare peste un magnet: acesta va „pluti” deasupra acestuia.



Ce să citiți în Kvant despre inducția electromagnetică

1. „Inducția electromagnetică și principiul relativității” - 1987, nr. 11;
2. „Căi de teorie electromagnetică” - 1988, nr. 2;
3. „Regula lui Lenz” - 1988, nr. 5;
4. „Superconductivitate: istorie, idei moderne, progrese recente” - 1988, nr. 6;
5. „Forța Lorentz și efectul Hall” - 1989, nr. 3.

Răspunsuri

1. Glisați în bobină.
2. În sens invers acelor de ceasornic.
3. FEM indusă va avea cea mai mică valoare când cadrul se află în planul care trece prin fir, cea mai mare - când cadrul este perpendicular pe acest plan.
4. Nu, deoarece fluxul de inducție magnetică al circuitului ÎN nu pătrunde în contur A.
5. La fel. Nu, deoarece cantitatea de căldură este proporțională cu viteza magnetului.
6. Când un magnet se mișcă într-un tub, apare o fem indusă, care generează un câmp magnetic care împiedică căderea liberă a magnetului.
7. Împreună cu frecarea obișnuită, rotorul este, de asemenea, frânat de forțele de amperi care acționează asupra acestuia din câmpul magnetic al statorului.
8. La avionul care zboară lângă stâlp.
9. În cele două jumătăți ale firului, apar EMF de inducție de mărime egală, dar semn opus, care sunt compensate reciproc.
10. La punctul ÎN, deoarece pe site BSA de unde nu există surse de fem, curentul provine ÎN La A.
11. Cu curent alternativ, în monedă apar curenți turbionari, dar cu curent continuu nu există curenți turbionari.
12. Va creste.
13. Deoarece rezistența inelului este zero, FEM totală în el trebuie să fie întotdeauna zero. Acest lucru poate fi cazul numai dacă modificarea fluxului magnetic total prin inel este zero. În consecință, atunci când magnetul este îndepărtat, fluxul magnetic creat de curentul de inducție va rămâne egal cu F.

Microexperienta

Câmpul magnetic alternativ al unui magnet rotativ excită curenți turbionari inductivi în disc, dirijați astfel încât câmpul magnetic pe care îl creează inhibă mișcarea magnetului. Conform celei de-a treia legi a lui Newton, o forță egală și opusă acționează asupra discului și îl trage de-a lungul magnetului.