Проводник и контур с током в магнитном поле

1. Какая сила действует на движущийся заряд в магнитном поле? Чему она равна? Кула направлена? Вспомните, что называется моментом импульса материальной точки. Чему равны и куда направлены нормальная и тангенциальная составляющие ускорения? Чему равен период обращения материальной точки при вращательном движении?
2. В каком случае заряженная частица, влетающая в магнитное поле, будет двигаться по винтовой линии? От чего зависит радиус витка? Как его определить? Как рассчитать шаг винтовой линии? От чего он зависит?
3. Какая сила удерживает материальную точку на круговой орбите? Что играет роль этой силы в случае движения заряженной частицы в магнитном поле. Из каких условий можно найти скорость движения заряженной частицы по винтовой траектории и ее кинетическую энергию?
4. В чем состоит эффект Холла? Чему равна возникающая при этом поперечная разность потенциалов? Как постоянная Холла связана с концентрацией носителей заряда? Если концентрация электронов проводимости равна концентрации атомов в металле, то как подсчитать концентрацию атомов?
5. Существуют ли различия при возникновении эффекта Холла в металлах и полупроводниках? Что является носителем заряда в полупроводниках?
6. Какая сила действует на проводник с током в магнитном поле? Как определить ее величину и направление?
7. Что называется моментом силы? Чему он равен? В каком случае на контур с током, помещенный в магнитное поле, действует вращающий момент сил? Когда момент сил, действующих на контур с током, равен нулю?
8. Что называется магнитным потоком через выбранную площадку? Как его определяют? Сформулируйте теорему Остроградского-Гаусса для магнитного поля.
9. Сформулируйте закон Ампера для параллельных проводников с током. Как, применяя этот закон, получить выражение для работы, которую необходимо совершить, чтобы изменить расстояние между проводниками?
10. Чему равна работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле? Как определить работу при повороте контура на некоторый угол? Когда работа будет положительной, а когда – отрицательной?

Магнитное поле в веществе. Электромагнитная индукция. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля

1. Что называется намагниченностью вещества? Как вектор намагничения связан с суммарным магнитным моментом магнетика определенного объема? Что такое магнитная восприимчивость вещества? Какая связь существует между магнитной восприимчивостью и намагниченностью вещества? Как связана напряженность магнитного поля с индукцией магнитного поля в веществе? Что называется абсолютной и относительной магнитными проницаемостями магнетика? Как связана относительная магнитная проницаемость вещества с его магнитной восприимчивостью? По каким параметрам различают типы магнетиков?

2. Сформулируйте закон полностью тока для магнитного поля в веществе. Какая связь существует: а) между нормальными составляющими индукции магнитного поля; и б) нормальными составляющими напряженности магнитного поля на границе раздела двух магнетиков?

3. Какая связь существует между тангенциальными составляющими магнитного поля на границе раздела двух магнетиков? Запишите закон преломления линий магнитной индукции на границе раздела двух магнетиков.

4. В чем состоит явление электромагнитной индукции? Сформулируйте закон электромагнитной индукции. Сформулируйте закон Ленца.

5. В каком случае ЭДС индукции будет максимальной? При каком положении контура его вращение не приводит к изменению магнитного потока, пронизывающего контур?

6. Что называется потокосцеплением? Во сколько раз ЭДС индукции в рамке, содержащей N витков, отличается от ЭДС индукции в контуре такой же площади, состоящем из одного витка?

7. В чем заключается явление самоиндукции? Чему равна ЭДС самоиндукции? Что называется индуктивностью? В каких единицах они измеряется? В каких случаях индуктивность соленоида остается постоянной? Когда индуктивность зависит от силы тока в обмотке соленоида? Чему в последнем случае равна ЭДС самоиндукции? Чему равна энергия контура с током? Как определить энергию нескольких связанных между собой контуров? Что такое объемная плотность энергии и как ее определить?

8. По какому закону убывает ток при размыкании цепи? Что называют постоянной времени цепи (временем релаксации)? Почему ток при замыкании и размыкании цепи меняется не мгновенно, а постепенно?

9. Что лежит в основе теории Максвелла для электромагнитного поля? Что называется током смещения? Как определить его величину?

10. Запишите уравнения Максвелла и поясните их.

При изучении раздела “Магнетизм” студентам для самостоятельного решения предлагаются следующие задачи:

1.1 По круговому витку радиусом 100 мм циркулирует ток силы 1А. Найти магнитную индукцию: а) в центре витка; б) на оси витка на расстоянии 100 мм от его центра.

1.2. Какова магнитная индукция в центре тонкого кольца, по которому идет ток 10 А? Радиус кольца 5 см.

1.3. По обмотке очень короткой катушки (кольца) радиусом 16 см течет ток силой 5 А. Сколько витков проволоки намотано на катушку, если напряженность магнитного поля в ее центре 800 А/м?

1.4. По проводнику в виде тонкого кольца радиусом 10 см течет ток. Чему равна сила этого тока, если индукция магнитного поля в точке А (см. рис) равна 10^-5 Тл? Угол b = 10°.

1.5. По тонкому проводу, изогнутому в виде прямоугольника, течет ток 60 А. Стороны прямоугольника 30 см и 40 см. Какое значение имеет магнитная индукция в точке пересечения диагоналей?

1.6. Напряженность магнитного поля в центре кругового витка радиусом 8 см равна 30 А/м. Определить напряженность поля на оси витка в точке, расположенной на расстоянии 6 см от центра витка.

1.7. Катушка длиной 20 см содержит 200 витков. По обмотке катушки идет ток 5 А. Диаметр катушки 20 см. Определить магнитную индукцию в точке, лежащей на оси катушки на расстоянии 10 см от ее конца.

1.8. Длинный прямой соленоид из проволоки диаметром 0,5 мм намотан так, что витки плотно прилегают друг к другу. Какова напряженность магнитного поля внутри соленоида при силе тока 4 А? Толщиной изоляции пренебречь.

1.9. По тонкому проводящему кольцу радиусом 5 см течет ток 10 А. Найти магнитную индукцию в точке, находящейся на оси кольца на расстоянии 30 см от его центра.

1.10. Катушка длиной 10 см содержит 100 витков. По обмотке катушки идет ток 5 А. Диаметр катушки 10 см. Определить магнитную индукцию в центре катушки.

1.11. Обмотка соленоида содержит 100 витков, длина соленоида 0,5 м, диаметр витка 1 см. По обмотке течет ток I А. Определить напряженность и индукцию магнитного поля внутри соленоида.

1.12. По прямому бесконечно длинному проводнику течет ток 50 А. Чему равна магнитная индукция в точке, удаленной на расстоянии 5 см от проводника?

1.13. Два длинных параллельных провода находятся на расстоянии 5 см один от другого. По проводам текут токи в противоположных направлениях I₁ = I₂ = 10 А. Найти напряженность магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии 2 см от одного провода и от другого провода 3 см.

1.14. Расстояние между двумя длинными параллельными проводами 5 см. По проводам в одном направлении текут токи силой 3- А каждый. Найти напряженность магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии 4 см от другого и 3 см от другого провода.

1.15. По двум бесконечно длинным прямым параллельным проводам текут токи 50 А и 100 А в противоположных направлениях. Расстояние между проводниками 20 см. Определить магнитную индукцию в точке, удавленной от первого проводника на 25 см и от второго на 40 см.

1.16. По двум параллельным бесконечно длинным проводникам текут токи 20 А и 30 А в одном направлении. Расстояние между проводниками 10 см. Вычислить магнитную индукцию в точке, удаленной от обеих проводников на одинаковое расстояние 10 см.

1.17. Два бесконечно длинных прямых проводника скрещены под прямым углом. По проводникам текут токи 80 А и 60 А. Расстояние между проводниками 10 см. Чему равна магнитная индукция в точке, одинаково, удаленной от обоих проводников?

1.18. По двум бесконечно длинным прямым проводникам, скрещенным под прямым углом, текут токи 30 А и 40 А. Расстояние между проводниками 20 см. Определить магнитную индукцию в точке, одинаково удаленной от обоих проводников на расстояние, равное 20 см.

1.19. Бесконечно длинный прямой проводник согнут под прямым углом. По проводнику течет ток 20 А. Какова магнитная индукция в точке А, если r=5 см?

1.20. По бесконечно длинному прямому проводнику, изогнутому, как показано на рисунке, течет ток 100 А . Определить магнитную индукцию в точке О, если

R = 10 см.

1.21. Бесконечно длинный прямой проводник согнут под прямым углом. По проводнику течет ток 100 А. Вычислить магнитную индукцию в точке, лежащей на биссектрисе угла на расстоянии 10 см от вершины угла.

1.22. По бесконечно длинному проводнику, согнутому под углом 120^о , течет ток 50 А. Найти магнитную индукцию в точке, лежащей на биссектрисе угла и удаленной от вершины его на расстояние 5 см.

1.23. По контуру в виде равностороннего треугольника идет ток 40 А. Сторона треугольника 30 см. Определить магнитную индукцию в точке пересечения высот.

1.24. По контуру в виде квадрата течет ток силой 50 А. Сторона квадрата 50 см. Чему равна магнитная индукция в точке пересечения диагоналей?

1.25. По тонкому проводящему кольцу радиусом 10 см течет ток 80 А. Найти магнитную индукцию в точке, равноудаленной от всех точек кольца на 20 см.

1.26. По прямому бесконечно длинному проводнику течет ток 3,14 А. Круговой виток расположен так, что плоскость витка параллельна прямому проводнику, а перпендикуляр, опущенный на него из центра витка равен 20 см. Радиус витка 30 см. Найти магнитную индукцию в центре витка.

1.27. Соленоид длиной 20 см имеет 200 витков. При какой силе тока напряженность магнитного поля в средней части соленоида равна 2000 А/м?

1.28. Какой величины ток должен быть в цепи, состоящей из 5 близко расположенных витков с радиусом 20 см, чтобы напряженность поля в центре была равна 80 А/м?

1.29. Круговой виток диаметром 0,2 м намотан из 100 витков тонкого провода, по которому течет ток силой 50 А. Найти индукцию магнитного поля в центре витка и на расстоянии 100 мм от центра на оси витка.

1.30. На длинный соленоид виток к витку намотан провод, диаметр которого равен d. По проводнику течет ток силой . Найти индукцию магнитного поля в центре и вершине катушки. Сделать расчет при d = 0,1 мм, I = 5 А.

2.1. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 300 в, движется параллельно прямолинейному длинному проводу на расстоянии 4 мм. от него. Какая сила подействует на электрон, если по проводнику пустить ток 5a?

2.2 В однородном магнитном поле электрон движется по спирали, диаметр которой 80 мм, шаг 200 мм. Определить скорость электрона, если индукция поля 5×10^-3 Тл.

2.3. Определить силу Лоренца, действующую на электрон, влетевший под углом 30^о в магнитное поле, индукция которого 0,2 Тл. Скорость электрона 4×10⁶ м/с.

2.4. Ион, несущий элементарный заряд, движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,015 Тл по окружности радиусом 10 см. Чему равен импульс электрона?

2.5. Двукратно ионизированный атом гелия (a-частица) движется в однородном магнитном поле напряженностью 10⁵ А/м по окружности радиусом 10 см. Найти скорость a-частицы.

2.6. Вычислить радиус дуги окружности, которую описывает протон в магнитном поле с индукцией 1,5×10^-2 Тл, если скорость протона 2×10⁶ м/с.

2.7. Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл. Определить момент импульса, которым обладала частица при движении в магнитном поле, если ее траектория представляла дугу окружности радиусом 0,2 см.

2.8. Электрон движется в магнитном поле с индукцией 0,02 Тл по окружности радиусом 1 см. Какова кинетическая энергия электрона в джоулях и электронвольтах?

2.9. Заряженная частица влетела перпендикулярно линиям индукции в однородное магнитное поле, созданное в среде. В результате взаимодействия с веществом частица, находясь в поле, потеряла половину своей первоначальной энергии. Во сколько раз будет отличаться радиус кривизны траектории начала и конца пути?

2.10. Заряженная частица, двигаясь в магнитном поле по дуге окружности радиусом 2 см, прошла через свинцовую пластину, расположенную на пути частицы. Вследствие потери энергии частицей радиус кривизны траектории изменился и стал равным 1 см. Определить относительное изменение энергии частицы.

2.11. Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 600 В, влетел в однородное магнитное поле с индукцией 0,3 Тл и начал двигаться по окружности. Вычислить радиус окружности.

2.12. Заряженная частица, обладающая скоростью 2×10⁶ м/с, влетела в однородное магнитное поле с индукцией 0,52 Тл. Найти отношение заряда частицы к его массе, если частица в поле описала дугу окружности радиусом 4 см. Определить по этому отношению, какая это частица.

2.13. Заряженная частица, прошедшая ускоряющую разность потенциалов 2000 В, движется в однородном магнитном поле с индукцией 1,51×10^-2 Тл по окружности радиусом 1 см. Чему равно отношение заряда к ее массе и какова скорость частицы?

2.14. Заряженная частица с энергией 1 кэВ движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом 1 мм. Какова сила, действующая на частицу со стороны поля?

2.15. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл перпендикулярно линиям поля. Определить силу, действующую на электрон со стороны поля, если радиус кривизны траектории 0,5 см.

2.16. Электрон движется в однородном магнитном поле напряженностью 4000 А/м со скоростью 10000м/с, направленной перпендикулярно к линиям напряженности. Найти силу, с которой поле действует на электрон и радиус окружности, по которой он движется.

2.17. Протон с энергией 1 МэВ влетел в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции (В = 1 Тл). Какова должна быть протяженность поля в направлении, по которому летел протон, когда находился вне поля, чтобы оно изменило направление движения протона на противоположное?

2.18. Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле напряженностью 10⁴ А/м. Вычислить период обращения электрона.

2.19. Определить частоту обращения электрона по круговой орбите в магнитном поле, магнитная индукция которого 0,2 Тл.

2.20. Электрон в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл движется по окружности. Найти величину эквивалентного кругового тока, создаваемого движением электрона.

2.21. Электрон, влетев в однородное магнитное поле с индукцией 0,2 Тл, стал двигаться по окружности радиусом 5 см. Чему равна величина магнитного момента эквивалентного кругового тока?

2.22. Два однозарядных иона, пройдя одинаковую ускоряющую разность потенциалов, влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Один Ион, масса которого 12 а.е.м., описал дугу окружности радиусом 4 см. Определить массу другого иона, который описал дугу окружности радиусом 4,9 см.

2.23. Два иона, имеющие одинаковый заряд, но различные массы, влетели в однородное магнитное поле. Первый ион начал двигаться по окружности радиусом 5 см, второй ион - по окружности радиусом 2,5 см. Найти отношение масс ионов, если они прошли одинаковую ускоряющую разность потенциалов.

2.24. a-частица влетела со скоростью 2×10⁴ м/с в магнитное поле, индукция которого 2 Тл. Найти радиус кривизны траектории a-частицы в магнитном поле.

2.25. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 9×10^-3 Тл по винтовой линии, радиус которой 1 см и шаг 7,8 см. Определить период обращения электрона и его скорость.

2.26. Найти угловую скорость обращения электрона по окружности, которую он описывает в однородном магнитном поле, если магнитная индукция поля равна 2×10^-2 Тл.

2.27. По приближенным представлениям теории Бора электрон в атоме водорода движется вокруг ядра по круговой орбите, радиус которой 5,3×10^-9 см. Определить, какое магнитное поле создает он в центре круговой орбиты.

2.28. Электрон влетает в однородное магнитное поле, магнитная индукция которого 10^-3 Тл, со скоростью 6×10⁶ м/с. Направление скорости составляет угол 30^о с направлением поля. Определить траекторию радиуса и шаг движения электрона в магнитном поле.

2.29. Электрон, разогнанный в электрическом поле напряжением 20 кВ, влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл. Вектор скорости образует угол 75^о с направлением вектора индукции. Определить форму траектории.

2.30. Альфа-частица движется в однородном магнитном поле с индукцией 1,2 Тл по окружности радиусом 49 см в плоскости, перпендикулярной силовым линиям. Определить скорость и кинетическую энергию частицы.

3.1. В соленоиде длиной 15 см, по которому протекает ток силой в 7 А, возбуждается напряженность магнитного поля 500 А/см. Определить число витков в соленоиде.

3.2. Между полюсами электромагнита создается однородное магнитное поле, индукция которого равна 0,5 Тл. По проводу длиной в 50 см, помещенному перпендикулярно силовым линиям, течет ток силой 7 А. Найти силу, действующую на провод.

3.3. Линейный проводник с током длиной 50 см, расположенный в воздухе перпендикулярно магнитному полю, испытывает со стороны поля действие. Каково оно, если по проводнику протекает ток в 5 А, индукция поля 5 Тл?

3.4. По проводнику длиной 45 см протекает ток 50 А. Чему равна индукция магнитного поля, в которое помещен проводник, если он испытывает действие силы в 10^-3 Н?

3.5. По прямому горизонтально расположенному проводу пропускают ток I₁ = 10 А. Под ним на расстоянии R = 1,5 см находится параллельный ему алюминиевый провод, по которому пропускают ток I₂ = 1,5 А. Определите, какой должна быть площадь поперечного сечения алюминиевого провода, чтобы он удерживался незакрепленным. Плотность алюминия ρ = 2,7 г/см³.

3.6. Два параллельных проводника с одинаковыми по величине токами, находящиеся на расстоянии 8,7 см друг от друга, притягиваются с силой 2,5×10^-2 Н. Определить силу тока в проводниках, если длина каждого из них 320 см.

3.7. Два параллельных очень длинных прямолинейных проводника расположены в вакууме на расстоянии 4 см друг от друга. По одному из них течет ток 25 А, а по другому - 5 А. Найти длину участка проводника, на который будет действовать сила 1,2 ×10^-3 Н.

3.8. В однородном магнитном поле с индукцией 0,82 Тл находится прямолинейный проводник с током 18 А, расположенный перпендикулярно к силовым линиям. Определить силу, действующую на проводник, если его длина 128 см.

3.9. Прямолинейный проводник длиной 88 см расположен перпендикулярно к силовым линиям в однородном магнитном поле. Чему равна магнитная индукция этого поля, если на проводник действует сила 1,6 Н, при силе тока в нем 23 А?

3.10. В однородном магнитном поле с индукцией 0,25 Тл находится прямолинейный проводник длиной 1,4 м, на который действует сила 2,1 Н. Определить угол между направлением тока в проводнике и направлением магнитного поля, если сила тока в проводнике 12 А.

3.11. На прямолинейный проводник с током 14,5 А в однородном магнитном поле с индукцией 0,34 Тл действует сила 1,65 Н. Определить длину проводника, если он расположен под углом 38^о к силовым линиям.

3.12. Два прямолинейных длинных параллельных проводника находятся на расстоянии 10 см друг от друга. По проводникам текут токи в одном направлении I₁ = 20 А, I₂ = 30 А. Какую работу надо совершить (на единицу длины проводника), чтобы раздвинуть эти проводники до расстояния 20 см?

3.13. Между полюсами электромагнита создается однородное магнитное поле, индукция которого равна 0,1 Тл. По проводнику длиной в 70 см, помещенному перпендикулярно силовым линиям, течет ток силой 70 А. Найти силу, действующую на провод.

3.14. По медному стержню массой 0,14 кг, лежащему поперек двух рельсов, расположенных друг от друга на расстоянии 0,3 м, проходит ток 50 А. Коэффициент трения скольжения по рельсам 0,6. Определить минимальную индукцию магнитного поля, при которой проводник начнет скользить по рельсам.

3.15. Между полюсами электромагнита создается однородное магнитное поле с индукцией 7,9×10^-2 Тл. В поле помещают проводник длиной 70 см так, что на него действует максимальная сила. Ток в проводнике 10 А. Определите: а) максимальную силу, действующую на проводник, б) угол, на который надо повернуть проводник, чтобы уменьшить силу в два раза.

3.16. Магнитное поле с напряженностью 3,35×10⁴ А/м уравновешивает проводник массой 0,0418 кг, по которому течет ток в 12,5 А. Угол между направлением проводника и направлением поля 90^о. Определить длину проводника, находящегося в магнитном поле (m=I).

3.17. Проводник длиной 1 м весит 0,0784 Н и расположен перпендикулярно к полю, напряженность которого 6,34×10³ А/м. Определить, какой ток нужно пропустить по проводнику, чтобы он находился в равновесии в магнитном поле (m = I)/

3.18. Между полюсами электромагнита создается однородное магнитное поле, индукция которого равна 0,1 Тл. По проводнику длиною в 70 см, помещенному перпендикулярно силовым линиям, течет ток силой 70 см. Найти силу, действующую на проводник.

3.19. По двум одинаковым квадратным плоским контурам со стороной 20 см текут токи 10 А. Определить силу взаимодействия контуров, если расстояние между соответствующими сторонами контуров 2 мм.

3.20. По двум тонким проводникам, изогнутым в виде кольца радиусом 10 см, текут одинаковые токи по 10 А в каждом. Найти силу взаимодействия этих колец, если плоскости, в которых лежат кольца, параллельны, а расстояние между центрами колец 1 мм.

3.21. По трем параллельным проводам, находящимся на одинаковом расстоянии 10 см друг от друга, текут одинаковые токи по 1000 А. В двух проводах направление токов совпадает. Вычислить силу, действующую на единицу длины каждого провода.

3.22. По двум параллельным проводам длиной 1 м каждый текут токи одинаковой силы. Расстояние между проводами 1 см. Сила взаимодействия токов 10^-3 Н. Какова сила тока в проводах?

3.23. Шины генератора представляют собой две параллельные медные полосы по 2 м, отстоящие друг от друга на расстоянии 20 см. Определить силу взаимного отталкивания шин в случае короткого замыкания, когда по ним течет ток силой 10⁴ А.

3.24. По двум параллельным прямым проводам длиной 2,5 м каждый текут одинаковые токи 10³ А. Расстояние между проводами 20 см. Вычислить силу взаимодействия.

3.25. Квадратная проволочная рамка расположена в одной плоскости с длинным прямым проводом так, что две ее стороны параллельны проводу. По рамке и проводу текут одинаковые токи 1000 А. Определить силу, действующую на рамку, если ближайшая к проводу сторона рамки находится на расстоянии, равном ее длине.

3.26. Проводник в виде тонкого полукольца радиусом 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 5×10^-2 Тл. По проводнику течет ток 10 А. Найти силу, действующую на проводник, если плоскость полукольца перпендикулярна линиям индукции, а проводящие провода находятся вне поля.

3.27. По тонкому проводнику в виде кольца радиусом 10 см течет ток 100 А. Перпендикулярно плоскости кольца возбуждено однородное магнитное поле с индукцией 2×10^-2 Тл. Чему равна сила, растягивающая кольцо?

3.28. Прямой провод длиной 10 см, по которому течет ток силой 20 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл. Каков угол между направлением поля и направлением тока, если на провод действует сила 10^-2 Н?

3.29. Электрон и протон, двигаясь с одинаковой скоростью, попадают в однородное магнитное поле. Сравнить радиусы кривизны траекторий протона и электрона.

3.30. На линейный проводник длиной 35 см действует сила магнитного поля 0,1764 Н. Определить угол между направлением поля и тока, если по проводнику протекает ток в-12 А, а напряженность магнитного поля равна 5,1×10⁴ А/м, (m = I.)

4.1. В однородное магнитное поле с напряженностью 7,95×10³ А/м помещена квадратная рамка со стороной 4 см, имеющая 10 витков. Плоскость рамки составляет с направлением магнитного поля угол 30^о . Определите: а) магнитный поток, пронизывающий рамку, б) работу, совершенную магнитным полем при повороте рамки к положению равновесия, если по витку пустить ток 5 А.

4.2. Виток, по которому течет ток 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией 0,016 Тл. Диаметр витка 10 см. Какую работу надо совершить для поворота витка на угол p/2 и 2p относительно оси, совпадающей с диаметром?

4.3. Два прямолинейных длинных проводника расположены параллельно на расстоянии 10 см друг от друга. По проводникам текут токи 20 А и 30 А в одном и том же направлении. Какую работу нужно совершить (на единицу длины проводника), чтобы раздвинуть эти проводники до расстояния 20 см?

4.4. Плоский контур, площадь которого 300 см² , находится в однородном магнитном поле, индукция которого 0,01 Тл. Плоскость контура перпендикулярна линиям поля. В контуре поддерживается неизменный ток 10 А. Определить работу внешних сил по перемещению контура с током в область пространства, магнитное поле в которой отсутствует.

4.5. В однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл находится прямой проводник длиной 8 см, расположенный перпендикулярно к линиям индукции. По проводнику течет ток 2 А, величина которого поддерживается неизменной. Под действием сил поля проводник переместился на расстояние 5 см. Найти работу сил поля.

4.6. Два прямолинейных проводника, по которым текут равные токи в одном и том же направлении, расположены параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Какой ток течет по проводникам, если для удаления проводников на вдвое большее расстояние нужно совершить работу (на единицу длины) 5,5×10^-5 Дж/м?

4.7. По проводнику, согнутому в виде квадрата со стороной 10 см, течет ток 20 А, величина которого поддерживается неизменной. Плоскость квадрата составляет угол 20^о с линиями однородного магнитного поля (В = 0,1 Тл). Вычислить работу, которую необходимо совершить для того, чтобы удалить проводник за пределы поля.

4.8. По кольцу, сделанному из тонкого гибкого проводника радиусом 10 см, течет ток 100 А. Перпендикулярно плоскости кольца возбуждено магнитное поле, индукция которого 0,1 Тл. Собственное магнитное поле кольца и внешнее поле совпадают. Чему равна работа внешних сил, которые, действуя на проводник, деформировали его и придали форму квадрата? Сила тока при этом поддерживалась неизменной.

4.9. Виток, по которому течет ток силой 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией 0,016 Тл. Диаметр витка 10 см. Какую работу нужно совершить, чтобы повернуть виток на угол 90^о относительно оси, совпадающей с диаметром?

4.10. Круговой контур помещен в однородное магнитное поле так, что плоскость контура перпендикулярна силовым линиям поля. Напряженность магнитного поля 80 А/м. По контуру течет ток силой 2 А. Радиус контура 2 см. Какую работу надо совершить, чтобы повернуть контур на 90^о вокруг оси, совпадающей с диаметром контура?

4.11. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,5 Тл, движется равномерно проводник длиною 10 см. По проводнику течет ток силой 2 А. Скорость движения проводника 20 см/с и направлена перпендикулярно направлению магнитного поля. Найти работу переменного проводника за 10 с движения и мощность, затраченную на это движение.

4.12. Напряженность магнитного поля тороида со стальным сердечником возросла от 200 А/м до 800 А/м. Определить, во сколько раз изменилась объемная плотность энергии магнитного поля.

4.13. Какую работу надо затратить на перемещение проводника длиной 0,4 м с током 21 А в однородном магнитном поле с индукцией 1,2 Тл на 0,25 м? Проводник движется перпендикулярно к силовым линиям.

4.14. Рамка, содержащая 25 витков, расположена в магнитном поле так, что через нее проходит внешний магнитный поток 0,012 Вб. Когда по виткам пропустили ток в 8,5 А, рамка повернулась и через нее стал проходить внешний магнитный поток 0,077 Вб. Определить работу при повороте рамки.

4.15. В однородном магнитном поле с индукцией 0,06 Тл находиться рамка, состоящая из 200 витков и могущая вращаться вокруг оси, перпендикулярной силовым линиям поля. Когда по виткам течет ток 0,5 А, рамка располагается перпендикулярно к силовым линиям поля. Какую работу надо произвести, чтобы повернуть рамку из этого положения на 1/4 оборота? На целый оборот?

4.16. В однородном магнитном поле с индукцией 0,25 Тл находится плоская катушка с радиусом 25 см, в которой 75 витков. Плоскость катушки составляет угол

60^о с направлением магнитных силовых линий. Определить вращающий момент, действующий на катушку в магнитном поле, чтобы удалить это катушку из магнитного поля, если по ее виткам течет ток 8 А.

4.17. Рамка гальванометра длиной 4 см и шириной 1,5 см, содержащая 200 витков тонкой проволоки, находится в магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость рамки параллельна линиям индукции. Найти вращающий момент, действующий на рамку, когда по ней течет ток силой 1 мА.

4.18. Квадратная рамка со стороной 10 см расположена около очень длинного провода с током 10 А, так, что две стороны рамки параллельны проводу и отстоят от него на расстоянии 20 см. Чему будет равен вращающий момент, действующий на рамку, если по нему пропустить ток 10 А?

4.19. Внутри соленоида, имеющего 400 витков, распределенных по длине в 0,4 м, находится виток радиусом 0,02 м, по которому течет ток 0,1 А. Какой максимальный вращающий момент будет действовать на виток, если через соленоид пропустить ток силой 10 А?

4.20. Проволочная рамка с током 2 А расположена в однородном магнитном поле перпендикулярно силовым линиям. Какую работу против сил поля нужно совершить, чтобы повернуть рамку на 90^о вокруг оси, проходящей через диаметр рамки? Площадь рамки 2×10^-2 м², индукция поля 10^-2 Тл. Каков будет ответ, если рамку повернуть на 180^о?

4.21. Плоская рамка, состоящая из 50 витков тонкой проволоки, подвешена на бронзовой ленточке между полюсами электромагнита. При пропускании через рамку тока силой 1 А рамка повернулась на 15^о. Определить индукцию магнитного поля в том месте, где находится рамка, если известно, что при закручивании ленточки на 1^о возникает момент упругости, равный 0,1×10^-4 Н×м. При отсутствии поля плоскость рамки составляла с направлением поля угла 30^о, площадь рамки 10^-3 м².

4.22. Прямоугольный контур АВСD со сторонами “а” и “в” находится в магнитном поле напряженности Н, может вращаться вокруг оси ОО’. По контуру течет ток силой I. Определить работу, совершаемую магнитным полем при повороте контура на 180^о, если в начале плоскость контура была перпендикулярна магнитному полю и расположена так, как показано на рисунке .

4.23. Вблизи длинного прямого провода, по которому протекает ток 10 А, расположена квадратная рамка с током I А. Рамка и провод лежат в одной плоскости, сторона рамки а=6,8×10^-2 м, расстояние в = 4×10^-2 м. Какую работу нужно совершить, чтобы прямой провод передвинуть в положение, указанное пунктиром? (см. рисунок).

4.24. Рядом с длинным проводом, по которому течет ток 30 А, расположена квадратная рамка с током 2 А. Рамка и провод лежат в одной плоскости. Проходящая через середины противоположных сторон ось рамки параллельна проводу и отстоит от него на расстоянии 3×10^-2 м. Найти силу, действующую на рамку, и работу А, которую нужно совершить, чтобы повернуть рамку вокруг ее оси на 180^о.

4.25. Виток радиусом 10^-1 м, по которому течет ток силой 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле напряженностью 10³ А/м. Виток повернули относительно диаметра на угол 60^о. Определить совершенную работу.

4.26. Два параллельных достаточно длинных провода находятся на расстоянии 20 см друг от друга. В них поддерживаются токи, каждый силой 20 А, направленные в противоположные стороны. Какую работу на единицу длины проводов совершает магнитное поле при удалении проводов до расстояния 40 см?

4.27. Два прямолинейных длинных параллельных проводника находятся на некотором расстоянии друг от друга. По проводникам текут токи, одинаковые по величине и направлению. Найти силу тока, текущего по каждому из проводников, если известно, что для того чтобы раздвинуть эти проводники на двое большее расстояние, пришлось совершить работу на единицу длины проводника, равную 6×10^-5 Дж/м.

4.28. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 3 Тл, движется равномерно проводник длиной 15 см. По проводнику течет ток силой I А. Скорость движения проводника 0,15 м/с и направлена перпендикулярно к направлению магнитного поля. Найти работу перемещения проводника за 10 с.

4.29. В однородном магнитном поле свободно с периодом 10 с колеблется рамка с током 0,1 А. Площадь рамки 10 см², момент инерции 2×10^-3 кг×м². Определить магнитную индукцию поля. Максимальный угол отклонения рамки мал.

4.30. Прямой провод, по которому течет ток силой 1000 А, расположен между полюсами электромагнита перпендикулярно линиям индукции. С какой силой действует поле на единицу длины провода, если индукция поля электромагнита 1 Тл?

5.1. Какова энергия магнитного поля в катушке длиной 50 см, имеющей 10000 витков диаметром 25 см, без железного в катушке, если по ней идет ток 2 мА?

5.2. Обмотка электромагнита сопротивлением 10 Ом и индуктивностью 0,2 Гн находится под постоянным напряжением. В течение какого промежутка времени в обмотке выделяется количество тепла, равное энергии магнитного поля в сердечнике?

5.3. По обмотке соленоида индуктивностью 0,2 Гн течет ток 10 А. Определить энергию магнитного поля соленоида.

5.4. На железное кольцо намотано 200 витков. Чему равна энергия магнитного поля, если при токе 2,5 А магнитный поток в железе 6×10^-4 Вб?

5.5. Соленоид содержит 1000 витков. Сила тока в обмотке соленоида 1 А, магнитный поток 0,01 Вб. Вычислить энергию магнитного поля.

5.6. Индуктивность катушки (без сердечника) 0,1 мГн. При какой силе тока энергия магнитного поля 10^-4 Дж?

5.7. По обмотке тороида течет ток 0,6 А. Витки провода диаметром 0,4 мм плотно прилегают друг к другу (толщиной изоляции пренебречь). Найти энергию магнитного поля в стальном сердечнике тороида, если площадь сечения его 4 см², диаметр средней линии 30 см.

5.8. При индукции поля 1 Тл плотность энергии магнитного поля в железе 200 Дж/м³. Какова магнитная проницаемость железа при этих условиях?

5.9. Определить объемную плотность энергии магнитного поля в стальном сердечнике, если индукция магнитного поля 0,5 Тл.

5.10. Индукция магнитного поля тороида со стальным сердечником возросла от 0,5 Тл до 1 Тл. Найти, во сколько раз изменилась объемная плотность энергии магнитного поля.

5.11. Вычислить плотность энергии магнитного поля в железном сердечнике замкнутого соленоида, если напряженность намагничивающего поля 1200 А/м.

5.12. Из ферромагнитного материала (для которого по кривой намагничивания для В=1 Тл, Н=2 А/м) изготовлен сердечник, размеры которого даны на рисунке. На сердечник виток к витку намотана обмотка из провода, толщина которого равна 0,6 мм. Определить индуктивность катушки при силе тока 200 мА.

Найти энергию магнитного поля и плотность энергии.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: