- •Электричество и магнетизм
- •1. Требования к выполнению практических занятий по решению задач
- •2. Состав и объем практических занятий
- •2.1. Занятие 1. Электростатическое поле неподвижных точечных и неточечных зарядов. Потенциал и напряженность. Принцип суперпозиции
- •2.2. Занятие 2. Принцип суперпозиции точечных и неточечных зарядов. Теорема Гаусса-Остроградского. Связь напряженности и потенциала. Работа перемещения заряда в электрическом поле
- •2.3. Занятие 3. Работа электрического поля. Емкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля
- •2.4. Занятие 4. Постоянный ток. Сопротивление металлов, его зависимость от температуры. Законы Ома и Джоуля-Ленца
- •2.7. Занятие 7. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях
- •2.8. Занятие 8. Явление электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Индуктивность. Включение и выключение тока в цепи. Энергия магнитного поля
- •2.9. Занятие 9. Повторение пройденного учебного материала
- •3. Литература для подготовки к практическим занятиям
- •4. Самостоятельная работа студентов
- •4.1. Виды самостоятельной работы
- •5. Виды контрольных мероприятий и форм аттестации дисциплины
- •5.1 Контроль выполнения кратких рефератов по теоретической части
- •5.3. Проверка наличия выполненных домашних заданий и их защита
- •5.5. Две промежуточные аттестации
- •5.6. Зачет (или допуск) – последняя неделя перед сессией
- •6. Экзамен
- •6.2. Экзаменационные вопросы
- •6.3. Пример экзаменационного билета экзаменационный билет №
- •Оглавление
2.8. Занятие 8. Явление электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Индуктивность. Включение и выключение тока в цепи. Энергия магнитного поля
2.8.1 Контрольные вопросы для подготовки к занятию. (Т.И. Трофимова, Курс физики, §§ 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130)
1. Описать сущность явления электромагнитной индукции.
2. Сформулируйте закон Фарадея для ЭМИ и закон Ленца для ЭМИ.
3. Показать, что основной закон электромагнитной индукции является следствием закона сохранения энергии.
4. Написать закон для ЭДС индукции и для индукционного тока в плоском витке, равномерно вращающемся в однородном магнитном поле.
5. Что представляю собой вихревые индукционные токи? Какие практические применения они находят? Каковы способы борьбы с ними?
6. Описать различия постоянного электрического поля и переменного вихревого электрического поля.
7. Описать сущность явлений самоиндукции и взаимной индукции. Записать закон для ЭДС индукции в случаях самоиндукции и взаимной индукции.
8. Записать определение индуктивности проводящего контура L и взаимной индуктивности двух контуров L12? От каких параметров зависят эти величины?
2.8.2. Задачи для аудиторных занятий
1. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1 Тл равномерно вращается катушка, состоящая из N = 150 витков проволоки сопротивлением R = 0,28 Ом. Частота вращения катушки n = 60 оборотов в секунду, площадь поперечного сечения катушки S = 0,01 м2. Ось вращения перпендикулярна к оси катушки и направлению магнитного поля. Найти: 1) закон изменения магнитного потока; 2) закон изменения ЭДС; 3) закон изменения силы тока; 4) максимальную ЭДС индукции max во вращающейся катушке; 5) действующее значение ЭДС; 6) действующее значение силы тока.
2. По соленоиду длиной l = 45 cм и сопротивлением R = 0,35 Ом течет ток силой I = 5 А. Обмотка соленоида состоит из N = 200 витков медной проволоки, поперечное сечение которой S = 0,8 мм2. Найти; 1) длину медного провода обмотки соленоида; 2) длину одного витка обмотки; 3) площадь поперечного сечения соленоида; 4) индуктивность L соленоида, 5) напряженность магнитного поля в центре соленоида; 6) индукцию магнитного поля В в центре соленоида; 7) магнитный поток Фm сквозь соленоид; 8) энергию магнитного поля тока; 9) Какова средняя величина индукционного тока, возникающего в катушке при выключении тока в течение 10 мс? 10) Какова величина заряда, прошедшего по катушке за время выключения тока?
3. Катушка длиной l = 38 см имеет N = 500 витков, диаметр каждого витка катушки d = 4 см, сила тока в катушке I=1,2 А. Найти: 1) индуктивность L1 катушки: 2) магнитный поток Фm1, пронизывающий площадь ее поперечного сечения; 3) магнитное сопротивление Rm1 катушки; 4) напряженность магнитного поля Н1 в центре катушки; 5) индукцию магнитного поля В1 в центре катушки.
Затем внутрь катушки введен железный сердечник, а силу тока оставили прежней. Найти: 5) напряженность магнитного поля Н2 в центре катушки; 6) индукцию магнитного поля В2 в центре катушки (Использовать график В(Н) ). 7) магнитная проницаемость материала сердечника; 8) индуктивность L2 катушки; 9) магнитный поток Ф; 10) магнитное сопротивление Rm.
4. Электрическая лампочка, сопротивление которой в нагретом состоянии R = 10 Ом, начинает заметно светиться при напряжении на ней U = 7 В. Она подключается через дроссель (катушку) к 12-вольтовому аккумулятору. Индуктивность дросселя L = 2 Гн, его сопротивление r = 2 Ом. Найти: 1) силу тока в цепи, при которой лампочка начинает светиться; 2) энергию магнитного поля тока; 3) длину медного провода дросселя при его диаметре 0,8 мм; 4) Через какое время t после включения лампочка начнет светиться?
5. Имеется катушка длиной l = 23 см и диаметром D = 2 см. Обмотка катушки состоит из N = 460 витков медной проволоки, площадь поперечного сечения которой s = 1 мм2. Катушка включена в цепь с ЭДС= 24 В. При помощи переключателя ЭДС выключается, и катушка замыкается накоротко. Найти: 1) сопротивление проволоки; 2) магнитное сопротивление катушки; 3) ток в катушке; 4) напряженность магнитного поля в центре катушки; 5) индуктивность катушки; 6) через какое время t после выключения ЭДС ток в цепи уменьшится в 5 раз?