Данный материал представляет собой подборку задач по физике, разделенную на три варианта. Темы охватывают расчет магнитной индукции прямолинейных и круговых проводников, определение магнитного момента, расчет э.д.с. индукции в движущихся рамках и вращающихся стержнях, а также вопросы индуктивности катушек, переходных процессов в цепях постоянного тока и энергии магнитного поля. Задачи предназначены для закрепления теоретических знаний по разделу «Электромагнетизм».
Вариант 1
- Противоположно направленные токи I1 = 20 А и I2 = 40 А текут по двум бесконечно длинным параллельным проводникам, расстояние между которыми с = 20 см. Определить магнитную индукцию в точке, удаленной от первого проводника на расстояние a = 12 см и от второго на расстояние b = 16 см.
- Заряженное с линейной плотностью τ = 10 нКл/м тонкое кольцо равномерно вращается с частотой n = 5 с-1 относительно оси, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через ее центр. Масса кольца 10 г, радиус R = 8 см. Определить магнитный момент кругового тока.
- В однородное магнитное поле с индукцией В = 0,2 Тл помещена квадратная рамка, содержащая 100 витков плотной намотки. Площадь рамки S = 100 см2. Рамка вращается с постоянной скоростью. Определить частоту вращения рамки, если амплитудное значение э.д.с., индуцируемой в рамке 6,3 В.
- Катушка индуктивности с L= 0,21 Гн и сопротивлением R = 8,5 Ом подключена к источнику постоянного тока. Через какой промежуток времени после подключения к источнику в ток в катушке будет равен 1/3 от установившегося значения.
- В однородном магнитном поле находится проводящая рамка. Угол между нормалью к плоскости рамки и линиями индукции равен 300. Сравнить заряды, протекающие по рамке, если угол меняется: 1) от 00 до 300; 2) от 300 до 600.
Вариант 2
- Магнитная цепь состоит из проводов, имеющих форму прямоугольника со сторонами 3 см и 1 см. Определить индукцию магнитного поля в точке пересечения диагоналей, если по проводу течет ток 1 А.
- Определить э.д.с. индукции, возникающей в рамке, подвижная сторона которой перемещается со скоростью 5 м/с. Рамка расположена перпендикулярно линиям магнитной индукции однородного магнитного поля с индукцией В = 0,15 Тл. Длина стороны рамки l = 7,5 см.
- Источник тока замкнут на катушку с индуктивностью L = 0,5 Гн и R= 2 Ом. Определить через сколько времени сила тока достигнет 0,95 предельного значения, после отключения катушки.
- Через катушку индуктивность которой L = 21 мГн, течет ток, изменяющийся по закону 𝐼= 𝐼0 sin 𝑤𝑡, где 𝐼0 = 5 А, 𝑇= 0,02𝑐. Найти энергию магнитного поля катушки в момент времени t = 2 c.
- Определить отношение момента импульса орбитального движения электрона к магнитному моменту эквивалентного кругового тока, считая, что электрон в атоме водорода движется по круговой орбите.
Вариант 3
- Кольцо радиусом 5 см, по которому течет ток 10 А создает однородное магнитное поле. Найти магнитную индукцию в центре кольца и в точке на оси кольца, расположенной на расстоянии 10 см от центра кольца.
- На расстоянии R друг от друга находятся два прямых параллельных проводника с одинаковыми токами, текущими в одном направлении. При раздвижении их на расстояние 4R, на единицу длины проводников затрачивается работа А. Определить силу тока в проводнике.
- В однородном магнитном поле с постоянной скоростью вращается вокруг вертикальной оси стержень длиной 0,1 м. Ось вращения проходит через конец стержня параллельно линиям магнитной индукции. Определить частоту вращения, при которой на концах стержня возникает Ei =0,2 В. Индукция магнитного поля В = 0,04 Тл.
- Медный провод с площадью сечения 0,8 мм2 намотан на катушку длиной l = 36 см без сердечника. Найти индуктивность катушки, если ее сопротивление R = 0,3 Ом.
- Найти плотность энергии магнитного поля, созданного длинным прямым проводом радиуса R с постоянной по сечению провода плотностью тока j , в зависимости от расстояния r от оси провода.