Геометрия
Практикум
Математика
Лекции
Графика
Сопромат
Алгебра
Физика

Контрольная

Задачи
Типовой
На главную
Черчение
Механика
Курсовая
Электротехника

Физика задачи. Примеры контрольной по разделам Механика, Молекулярная физика, Электростатика, Оптика

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Пример 5. Соленоид имеет длину  и сечение . При некоторой силе тока, протекающего по обмотке, в соленоиде создается магнитный поток . Чему равна энергия W магнитного поля соленоида? Сердечник выполнен из немагнитного материала, и магнитное поле во всем объеме однородно.

Дано: ; ; ;

 ; .

Найти: .

Решение. Энергию однородного магнитного поля определим по формуле

 , (5.1)

где  – объем соленоида:

  (5.2)

 – объемная плотность энергии магнитного поля

 . (5.3)

Магнитный поток через каждый виток соленоида

 ,

так как нормаль  к плоскости витков совпадает по направлению с вектором  и, соответственно,   и .

Отсюда

 .

Подставляя это выражение в уравнение (5.3), получим

 . (5.3)

С учетом формул (5.2) и (5.3) уравнение (5.1) принимает вид

 .

Подставляя численные значения величин, получаем

 .

Задачи

4.01. Электрон движется в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции. Определить силу F, действующую на электрон со стороны поля, если индукция поля , а радиус кривизны траектории .

4.02. Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле напряженностью . Определить период Т обращения электрона.

4.03. Электрон движется в магнитном поле с индукцией  по окружности радиусом . Какова кинетическая энергия Т электрона? Ответ дать в джоулях и электрон-вольтах.

4.04. Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле индукцией  под углом  к направлению линий индукции. Определить силу Лоренца , если скорость частицы  .

4.05. Заряженная частица с энергией  движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом . Определить силу   , действующую на частицу со стороны поля.

4.06. Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле с индукцией . Определить момент импульса L, которым обладала частица при движении в магнитном поле, если траектория ее представляла дугу окружности радиусом .

4.07. Прямой провод длиной , по которому течет ток силой , движется в однородном магнитном поле с индукцией . Какую работу А совершат силы, действующие на провод со стороны поля, переместив его на , если направление перемещения перпендикулярно линиям индукции и длине провода?

4.08. Электрон, ускоренный разностью потенциалов , влетает в однородное магнитное поле под углом  к направлению поля и начинает двигаться по винтовой линии. Индукция магнитного поля . Найти: 1) радиус витка винтовой линии; 2) шаг винтовой линии.

4.09. Заряженная частица прошла ускоряющую разность потенциалов

 и влетела в скрещенные под прямым углом электрическое

() и магнитное () поля. Определить отношение заряда частицы к ее массе, если, двигаясь перпендикулярно обоим полям, частица не испытывает отклонений от прямолинейной траектории.

4.10. Протон влетает в однородное магнитное поле под углом  к направлению поля и движется по винтовой линии радиусом 1,5 см. Индукция магнитного поля . Найти кинетическую энергию протона.

4.11. По двум длинным параллельным проводам, расстояние между которыми , текут одинаковые токи . Определить индукцию В и напряженность Н магнитного поля в точке, удаленной от каждого провода на расстояние , если токи текут: а) в одинаковом направлении; б) в противоположных направлениях.

4.12. Два бесконечно длинных прямых проводника скрещены под прямым углом. По проводникам текут токи  и . Расстояние между проводниками . Определить индукцию магнитного поля в точке, лежащей на середине общего перпендикуляра к проводникам.

4.13. По проводнику, согнутому в виде прямоугольника со сторонами

 и , течет ток силой . Определить напряженность H и индукцию В магнитного поля в точке пересечения диагоналей прямоугольника.

4.14. По контуру в виде равностороннего треугольника идет ток силой

. Сторона треугольника . Определить магнитную индукцию В в точке пересечения высот.

4.15. Ток силой  идет по проводнику, согнутому под прямым углом. Найти напряженность магнитного поля в точке, лежащей на биссектрисе этого угла и отстоящей от вершины угла на расстояние . Считать, что оба конца проводника находятся очень далеко от вершины угла.

4.16. Магнитная стрелка помещена в центре кругового витка, плоскость которого расположена вертикально и составляет угол  с плоскостью магнитного меридиана. Радиус окружности . Определить угол, на который повернется магнитная стрелка, если по проводнику пойдет ток силой   (дать два ответа). Горизонтальную составляющую индукции земного магнитного поля принять равной .

4.17. По проводнику, изогнутому в виде окружности, течет ток. Напряженность магнитного поля в центре окружности . Не изменяя силы тока в проводнике, ему придали форму квадрата. Определить напряженность магнитного поля в точке пересечения диагоналей этого квадрата.

4.18. Проволочный виток радиусом  расположен в плоскости магнитного меридиана. В центре витка установлена небольшая магнитная стрелка, могущая вращаться вокруг вертикальной оси. На какой угол отклонится стрелка, если по витку пустить ток силой ? Горизонтальную составляющую индукции земного магнитного поля принять равной .

4.19. Обмотка катушки сделана из проволоки диаметром 0,8 мм. Витки плотно прилегают друг к другу. Считая катушку достаточно длинной, найти напряженность магнитного поля внутри катушки при силе тока .

4.20. Бесконечно длинный провод образует круговую петлю, касательную к проводу. По проводу идет ток силой . Найти радиус петли, если известно, что напряженность магнитного поля в центре петли равна .

4.21. Рамка площадью  равномерно вращается с частотой  относительно оси , лежащей в плоскости рамки и перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля (). Определить среднее значение э.д.с. индукции за время, в течение которого магнитный поток, пронизывающий рамку, изменится от нуля до максимального значения.

4.22. Рамка, содержащая  витков площадью  равномерно вращается с частотой  в магнитном поле напряженностью . Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям напряженности. Определить максимальную э. д. с. индукции, возникающую в рамке.

4.23. Соленоид диаметром , имеющий  витков, помещен в магнитное поле, индукция которого изменяется со скоростью . ось соленоида составляет с вектором магнитной индукции угол . Определить э.д.с. индукции, возникающей в соленоиде.

4.24. В магнитное поле, изменяющееся по закону , помещена квадратная рамка со стороной , причем нормаль к рамке образует с направлением поля угол . Определить э.д.с. индукции, возникающую в рамке в момент времени .

4.25. В однородном магнитном поле напряженностью , равномерно с частотой  вращается стержень длиной  так, что плоскость его вращения перпендикулярна линиям напряженности, а ось вращения проходит через один из его концов. Определить индуцируемую на концах стержня разность потенциалов.

4.26. Соленоид содержит  витков. Сечение сердечника (из немагнитного материала) . По обмотке течет ток, создающий поле с индукцией . Определить среднее значение э.д.с. самоиндукции, которая возникает на зажимах соленоида, если ток уменьшается практически до нуля за  время

4.27. Кольцо из алюминиевого провода () помещено в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Диаметр кольца , диаметр провода . Определить скорость изменения магнитного поля, если ток в кольце

4.28. Через катушку, индуктивность которой равна , протекает ток, изменяющейся по закону . Определить максимальное значение э.д.с. самоиндукции.

4.29. В однородном магнитном поле индукцией  вращается с частотой  стержень длиной . Ось вращения параллельна линиям индукции и проходит через середину стержня, перпендикулярно к его оси. Определить разность потенциалов на концах стержня.

4.30. В однородном магнитном поле, индукция которого , равномерно вращается рамка с угловой скоростью . Площадь рамки . Ось вращения находится в плоскости вращения рамки и составляет 300 с направлением силовых линий магнитного поля. Найти максимальную э.д.с. индукции во вращающейся рамке.

4.31. Индуктивность L соленоида, намотанного в один слой на немагнитный каркас, равна 0,2 мГн. Длина соленоида , диаметр . Определить число витков п, приходящихся на единицу длины соленоида.

4.32. На длинный картонный каркас диаметром  уложена однослойная обмотка (виток к витку) из проволоки диаметром . Определить магнитный поток Ф, создаваемый таким соленоидом при силе тока .

4.33. Виток радиусом , по которому течет ток силой , свободно установился в однородном магнитном поле напряженностью

. Виток повернули относительно диаметра на угол . Определить совершенную работу.

4.34. Тороид диаметром (по средней линии)  и площадью сечения  содержит  витков. Вычислить энергию магнитного поля тороида при силе тока . Сердечник выполнен из немагнитного материала, и магнитное поле во всем объеме однородно.

4.35. Определить плотность ω энергии магнитного поля в центре кольцевого проводника, имеющего радиус  и содержащего  витков. Сила тока в проводнике .

4.36. Соленоид сечением  содержит  витков. Индукция В магнитного поля внутри соленоида при силе тока  равна . Определить индуктивность L соленоида.

4.37. В однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции расположен плоский контур площадью . Поддерживая в контуре постоянную силу тока , его переместили из поля в область пространства, где поле отсутствует. Определить индукцию B магнитного поля, если при перемещении контура была совершена работа .

4.38. Соленоид содержит  витков. При силе тока  магнитный поток . Определить энергию W магнитного поля соленоида. Сердечник выполнен из немагнитного материала, и магнитное поле во всем объеме однородно.

4.39. Обмотка соленоида содержит  витков на каждый сантиметр длины. При какой силе тока объемная плотность энергии магнитного поля будет равна ? Сердечник выполнен из немагнитного материала, и магнитное поле во всем объеме однородно.

4.40. Плоский контур с током силой  свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией . Площадь контура . Поддерживая ток в контуре неизменным, его повернули относительно оси, лежащей в плоскости контура, на угол . Определить совершенную при этом работу.

. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М.: Высшая школа, 1986. 208 с. 2. Епифанов Г.И., Мома Ю.А. Твердотельная электроника. М.: Высшая школа, 1986. 317 с. 3. Чертов А.Г. Единицы физических величин. М.: Высшая школа, 1977. 4. Диденко А.Я. , Филиппов В.П. Сборник задач по физике. Ч. 2. М.: ЦНИИатоминформ, 1992. 96 с.

Ядерные реакторы

Сети