Б.24 Можно ли все вещества считать: а) диамагнетиками; б) парамагнетиками; в) ферромагнетиками? Дайте конкретный аргументированный ответ.

Б.25 Угол между какими векторами в формуле закона Ампера всегда равен 90? Угол между какими векторами может быть другим? Ответ поясните рисунками.

Б.26 Сформулируйте и запишите теорему о циркуляции вектора в интегральной и дифференциальной формах. Какие физические свойства стационарного магнитного поля она выражает? В чем заключается практический аспект этой теоремы? Проведите аналогию с электростатикой.

Б.27 В горизонтальной плоскости расположен виток неопределенной формы из гибкой проволоки. Виток пронизывается однородным магнитным полем, направленным вертикально вниз. Какую форму примет виток, если по нему пропустить ток? Дайте полное объяснение своему ответу.

Б.28 Объясните, в чем состоит и как достигается эффект экранировки некоторого объема от статического магнитного поля? Покажите на конкретном примере.

Б.29 Жесткий контур с током находится во внешнем магнитном поле. Можно ли повернуть его на 180 градусов, не совершив при этом работы? Дайте убедительное обоснование своему ответу.

Б.30 Намагниченность вещества связана с напряженностью поля соотношением . Изобразите эту зависимость графически для трех типов магнетиков: диа-, пара- и ферро-, дайте пояснения. Сравните числовые значения их магнитных восприимчивостей .

Б.31 Объясните, почему магнитная восприимчивость диамагнетиков не зависит от температуры, а парамагнетиков – зависит?

Б.32 Считая известным выражение для силы Лоренца, получите закон Ампера для силы, действующей на элемент тока со стороны магнитного поля.

Б.33 Установите аналогию между поляризацией диэлектриков и намагничиванием магнетиков. Результаты представьте в виде таблицы. (Обратите внимание на механизмы процессов, электрические и магнитные характеристики вещества, характер изменения поля в веществе).

Б.34 Согласно модели атома Резерфорда, электроны в атоме движутся по замкнутым орбитам вокруг ядра. Выразите орбитальный магнитный момент электрона через характеристики его движения. Что такое гиромагнитное отношение, чему оно равно для орбитального момента электрона?

Б.35 Проведите сравнительный анализ явлений поляризации полярных диэлектриков и намагничивания парамагнетиков (обратите внимание на механизмы явлений, физические величины и их зависимость от внешних условий).

Б.36 Проведите сравнительный анализ явлений поляризации неполярных диэлектриков и намагничивания диамагнетиков (обратите внимание на механизмы явлений, физические величины и их зависимость от внешних условий).

Б.37 Рассмотрите сходство и различие в характере полей: а) магнитного, созданного длинным прямолинейным током; б) электрического, созданного неподвижным зарядом, равномерно распределенным вдоль нити. Начертите силовые линии этих полей, выпишите основные формулы, их характеризующие.

Б.38 Докажите, пользуясь законом полного тока, что неоднородное магнитное поле, силовые линии которого параллельны (рисунок Б.9), не может существовать.

Рисунок Б.9

Б.39 Высокотемпературную плазму можно удерживать в замкнутом пространстве с помощью «магнитной ловушки». Объясните, что это значит? Какие физические законы или явления лежат в основе устройства «магнитной ловушки»? Поясните ответ рисунком, приведите примеры.

Б.40 Магнитное поле Земли в окружающем ее пространстве подобно полю постоянного магнита. Начертите силовые линии магнитного поля Земли. Как в этом поле будет двигаться высокоэнергичная заряженная частица, попавшая из космоса в поле Земли в области экватора и имеющая скорость, направленную к центру Земли. Объясните, нарисуйте примерную траекторию частицы, если: а) q0; б) q0.

Б.41 Два длинных прямых провода расположены в горизонтальной плоскости перпендикулярно друг другу. Один проводник жестко закреплен, другой подвешен свободно. Опишите, как будут взаимодействовать эти проводники, если по ним пропустить одинаковые токи I. Укажите направление сил. Каков будет результат такого взаимодействия?

Б.42 По очень большой пластине течет однородный ток с постоянной плотностью (рисунок Г.2). Докажите, что силовые линии магнитного поля, создаваемого этим током, параллельны пластине. Укажите направление над и под пластиной. Краевыми эффектами пренебречь.

Рисунок Б.10

Б.43 Запишите формулы для циркуляции вектора магнитной индукции в интегральной и локальной (дифференциальной) формах. Раскройте их физический смысл. Каков практический аспект теоремы о циркуляции вектора ? Проведите аналогию с электростатическими теоремами.

Б.44 Постройте графики зависимости намагниченности и индукции от напряженности поля для ферромагнетиков. Объясните, о чем свидетельствует наличие насыщения намагниченности? Как это влияет на ход зависимости B = f(H) и магнитную проницаемость вещества?

Б.45 В магнитное поле, представленное суперпозицией полей и ( ) влетает электрон со скоростью . Запишите выражение для вектора и модуля силы, действующей на электрон. Определите форму траектории электрона, изобразите ее на рисунке с указанием направления всех векторов.

Б.46 Пластины заряженного конденсатора притягиваются с силой F. Изменится ли эта сила, если ввести в конденсатор пластинку из диэлектрика, как показано на рисунке Б.11? Если «да», то как изменится сила и почему; если «нет» - то значит ли это, что диэлектрик не оказывает никакого влияния на электрическое поле?

Рисунок Б.11

Б.47 На расстоянии r друг от друга находятся два точечных заряда q₁ и q₂. S – плоскость симметрии. Изучите характер поля этих зарядов в случае, когда заряды равны по модулю, но противоположны по знаку. Является ли плоскость S эквипотенциальной? Равна ли нулю напряженность поля во всех точках этой плоскости. Начертите примерный вид силовых линий и эквипотенциальных поверхностей поля (рисунок Б.12).

Рисунок Б.12

Б.48 В чем состоит существенное различие между максвелловым и фарадеевым пониманием явления электромагнитной индукции? Чья трактовка закона более общая?

Б.49 Объясните, какая сила приводит в движение электрические заряды в проводящем контуре, в котором индуцируется ЭДС переменным во времени магнитным полем. Контур неподвижен относительно поля.

Б.50 Почему говорят, что существует два вида явлений электромагнитной индукции? К каким эффектам в среде и в вакууме они приводят?

Б.51 На рисунке Б.13 показаны плоские контуры из тонких проводов, находящиеся в однородном магнитном поле, которое направлено перпендикулярно плоскости рисунка «к нам» индукцию поля начали увеличивать. Определите направление индукционных токов в контурах.

Рисунок Б.13

Б.52 Металлический стержень, закрепленный одним концом, может свободно колебаться в отсутствие магнитного поля, но в магнитном поле его колебания быстро затухают. Почему? Где это явление находит применение?

Б.53 Обсудите физическую причину, по которой индуктивность в электрической цепи ведет себя подобно массе в механическом движении.

Б.54 Представим себе вертикально расположенную катушку с железным сердечником, на который надето широкое толстое алюминиевое кольцо (алюминий берется потому, что он легкий и имеет малое удельное сопротивление). Если через катушку пропускать переменный ток неизменной амплитуды, то кольцо спокойно висит в воздухе. Однако при резком включении тока кольцо весьма высоко подпрыгнет. Почему кольцо ведет себя так в этих случаях? Что удерживает кольцо во взвешенном состоянии? Насколько устойчиво положение кольца?

Б.55 Проволочная рамка вращается вокруг прямолинейного проводника с током I так, что этот проводник является неподвижной осью вращения, а плоскость рамки всегда находится в одной плоскости с проводником (см.рисунок Б.14). Возникает ли при этом в рамке ток?

Рисунок Б.14

Б.56 Имеется вертикально расположенная катушка, на которой лежит металлический предмет. Почему этот предмет нагревается, если по виткам катушки течет переменный ток, и остается холодным при постоянном токе?

Б.57 Круговой проводящий плоский контур, помещен в однородное магнитное поле с индукцией , перпендикулярно силовым линиям поля. Укажите направление тока, возникающего в контуре в случаях: а) контур растягивается; б) контур сжимается.

Б.58 Постоянная времени для цепи с индуктивностью и сопротивлением равна L/R. За это время ток уменьшается до значения от своей начальной величины. Покажите, что единицей этой величины действительно является единица времени - секунда.

Б.59 Прямоугольная рамка расположена перпендикулярно индукции однородного магнитного поля. Одна из сторон рамки длиной перемещается со скоростью параллельно самой себе. Покажите, исходя из выражения силы Лоренца, что ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока .

Б .60 На рисунке Б.15 проводник с током I перемещается вправо со скоростью . Как направлен ток в неподвижном проводящем контуре в виде квадратной рамки со стороной а, плоскость которой лежит в плоскости прямого тока I? От чего зависит величина индукционного тока в рамке?

Рисунок Б.15

Б.61 Алюминиевые предметы, как правило, не притягивается к магниту. Если же алюминиевый диск (способный вращаться) расположить под подковообразным магнитом и раскрутить магнит, то диск тоже начнет вращаться. Почему? В какую сторону будет вращаться диск? (На этом принципе работает спидометр автомобиля).

Б .62 По первичной обмотке трансформатора течет ток, график зависимости которого от времени показан на рисунке Б.16 Постройте качественно график зависимости от времени ЭДС индукции , наводимой во вторичной обмотке трансформатора. Явлением самоиндукции в первич ной обмотке пренебречь.

Рисунок Б.16

Б.63 По катушке индуктивности L протекает ток, зависимость от времени которого показана на рисунке Б.17, где , и - постоянные. Постройте качественно график зависимости ЭДС самоиндукции в катушке, укажите характер зависимости .

Рисунок Б.17

Б.64 В схеме, изображенной на рисунке Б.18, в момент времени t=0 замыкают цепь. Постройте качественно графики зависимости силы тока I в цепи и напряжения U на вольтметре от времени t (сопротивлением катушки пренебречь).

Рисунок Б.18

Б.65 При демонстрации опыта по возникновению ЭДС самоиндукции при размыкании цепи используют схему рисунка Б19. Каким должно быть соотношение между активным сопротивлением катушки и сопротивлением лампочки накаливания и какой должна быть индуктивность L, чтобы эксперимент был убедительным? Постройте качественно графики зависимости I(t) в цепи для различных параметров цепи (сравнительные).

Рисунок Б.19 Рисунок Б.20

Б.66 При демонстрации опыта по возникновению ЭДС самоиндукции при замыкании цепи используют схему рисунка Б.20. Каким должно быть соотношение между активными сопротивлениями ветвей цепи и каково должно быть значение индуктивности катушки, чтобы эксперимент был убедительным? Постройте качественно графики зависимости I(t) в ветвях цепи после замыкания ключа.

Б .67 Через катушку индуктивности L течёт ток, изменяющийся со временем, как показано на графике (см. рисунок Б.21). Как по имеющимся данным можно определить ЭДС самоиндукции в различные моменты времени? В какой из указанных моментов времени ЭДС имеет наибольшую величину, равна нулю; положительна, отрицательна? Постройте примерный график зависимости .

Рисунок Б.21

Б.68 Если при установившемся режиме цепи, изображенной на рисунке Б.22, разомкнуть ключ К, то в контуре L – R ₁ - R ₂ некоторое время будет течь ток и, следовательно, в проводниках R _1, R ₂ будет выделяться джоулева теплота. Объясните, за счет какой энергии это происходит? Как можно подсчитать выделившееся количество теплоты?

Рисунок Б.22

Б .69 В магнитном поле бесконечно длинного прямого тока I движется проводник длиной l со скоростью по направлению, перпендикулярному току (см.рисунок Б.23). Проводник l все время остается параллельным току I в одной плоскости с ним. Найдите разность потенциалов на концах проводника l как функцию его положения относительно провода с током. При каком условии эта разность потенциалов все время будет оставаться постоянной?

Рисунок Б.23

Б.70 По какому закону будет изменяться ток в соленоиде индуктивностью L, если его в сверхпроводящем состоянии подключить к источнику постоянной ЭДС? Получите формулу зависимости I(t), постройте график.