Механика Молекулярная физика и термодинамика Электростатика и постоянный ток Электромагнетизм Закон Ампера ФИЗИКА АТОМА И ОСНОВЫ  ФИЗИКИ ЯДРА Геометрическая оптика

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

Электромагнитная индукция

Основные формулы

Магнитный поток Ф через плоский контур площадью S:

а) в случае однородного поля

Ф = BS cos a = BnS,
где a - угол между вектором нормали к плоскости контура и вектором магнитной индукции; Bn – проекция вектора В на нормаль n (Bn = B cos a);

Потокосцепление, т.е. полный магнитный поток

y = NФ,
где Ф – магнитный поток через один виток; N – число витков.

Работа по перемещению замкнутого контура с током I в магнитном поле определяется соотношением

A = I DФ,

где DФ – изменение магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром.

Основной закон электромагнитной индукции (закон Фарадея-Максвелла)


где ei – ЭДС индукции, возникающая в контуре; dФ/dt – скорость изменения магнитного потока, N – число витков контура; y - потокосцепление
(y = NФ).

Разность потенциалов U на концах проводника длиной l, движущегося со скоростью υ в однородном магнитном поле с индукцией В, выражается формулой

U = Blυ sin a,
где a - угол между направлениями векторов v и B.

Заряд, протекающий по замкнутому контуру при изменении на величину Dy потокосцепления, пронизывающего все витки контура, выражается формулой

q = Dy/R,

где R – сопротивление контура.

Индуктивность контура

L = y/I.

ЭДС самоиндукции


где  - скорость изменения силы тока.

Индуктивность соленоида

L = m0m n2 l S,
где l – длина соленоида, S – площадь его поперечного сечения; n – число витков на единицу его длины.

ЭДС взаимной индукции

,

где  - коэффициент взаимной индукции.

 

Магнитная энергия W контура с током I

W = LI2/2,
где L – индуктивность контура.

Объемная плотность энергии w0 однородного магнитного поля

w0 = BH/2 =m0mH2/2 = B2/(2m0m).

 

 

Примеры решения задач

Пример 1. Магнитный момент соленоида 2 А∙м2. Найти поток магнитной индукции сквозь соленоид. Длина соленоида равна 30 см.

Дано:

pm= 2 А м2 ; ;

l = 30 см = 0,3 м

Ф = ?

Решение

Магнитный момент соленоида складывается из магнитных моментов каждого витка pi = I S, где I - сила тока в обмотке, S - площадь поперечного сечения соленоида:

pm= N I S (1)

Из определения потока Ф вектора магнитной индукции В

Ф =B S = I S N. (2)

Используя (1) и (2), получаем:

Ф =  pm/l =4 10-7 2/0,3 = 8,3710-6 Вб.

 Ответ: Ф = 8,37 мВб.

Пример 2. Сила тока в соленоиде изменяется по закону I = 20 t – t3. Индуктивность соленоида 5 Гн. Какая ЭДС самоиндукции будет в соленоиде через 2 с?

Дано:

I = 20 t – t 3 ;

t = 2 c; L = 5 Гн

инд = ?

Решение

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея

инд = - dФ/dt

 Из определения индуктивности магнитного контура Ф = L I, где I– сила тока в контуре, а L – его индуктивность. Тогда

инд = - L dI/dt = L (20 – 3 t 2) = 5(20 - 3∙22) = 40 B.

Ответ: инд = 40 В.

Дифракция света - это совокупность явлений, наблюдающихся при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики. Явление дифракции может быть объяснено с помощью принципа Гюйгенса: каждая точка фронта волны является источником вторичных сферических волн, а огибающая этих вторичных волн дает новое положение фронта.
Физика примеры решения задач