Тема 11 Электромагнитная индукция

1. В однородном магнитном поле напряженностью 80 кА/м помещена квадратная рамка со стороной 4 см., плоскость которой составляет с направлением магнитного поля угол 60 . Найдите магнитный поток, пронизывающий рамку.

2. Рамка площадью 16 см² вращается в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл, делая 2об/с. Ось вращения перпендикулярна линиям поля и находится в плоскости рамки. Найдите зависимость от времени магнитного потока, пронизывающего рамку, и наибольшую величину магнитного потока.

3. Соленоид индуктивностью 4 мГн содержит 600 витков проволоки. Найдите магнитный поток через один виток, если сила тока, протекающего по обмотке соленоида, равна 12 А.

4. Найдите число витков, которые надо навить на картонный цилиндр длины 60 см и диаметра 5 см» чтобы получить катушку индуктивностью 0,006 Гн.

5. Через катушку радиуса 2 см, содержащую 500 витков, течет ток 5 А. Найдите индуктивность катушки, если напряженность магнитного поля в катушке 10кА/м.

6. Какою индуктивность соленоида, если при изменении силы тока в нем от 0 до 100 А за 2 с, в соленоиде возникает ЭДС индукции, равна 1 В?

7. Соленоид длины 20 см и радиуса 2 см имеет 400 витков. Найдите индуктивность соленоида.

8. Равномерно заряженное кольцо радиуса R с зарядом q вращается вокруг своей оси с угловой скоростью ω. Найдите магнитный момент кольца.

9. Найдите магнитный поток, пронизывающий квадратный контур со стороной а, лежащий в одной плоскости с длинным прямым проводником с током I как показано на рисунке. Сторона квадрата, ближайшая к проводнику, находится на расстоянии b от него и параллельна проводнику.

10. По бесконечно длинному прямому сплошному проводнику круглого сечения течет ток I, равномерно распределенный по сечению. Найдите магнитный поток через одну из половин осевого сечения проводника в расчете на один метр его длины.

11. Катушка радиуса 5 см, состоящая из 500 витков проволоки, находится в магнитном поле, индукция которого увеличивается от 0 до 2 Тл в течение времени 0,1 с. Найдите ЭДС индукции, возникающую в катушке.

12. В магнитном поле, индукция которого 0,05 Тл, вращается стержень длины 1 м. Ось вращения, проходящая через один из концов стержня, параллельна линиям поля и перпендикулярна стержню. Найдите поток индукции магнитного поля через поверхность, описываемую стержнем при каждом обороте.

13. Горизонтально расположенный металлический стержень длины 0,5 м вращается в магнитном поле с индукцией 50 мкТл вокруг вертикальной оси, проходящей через его конец и параллельной линиям индукции. Найдите, при какой частоте вращения разность потенциалов на концах стержня будет равна 1 мВ.

14. Стержень длиной 1 м вращается с угловой скоростью 20 рад/с в однородном магнитном поле. Какова индукция поля, если между концами стержня возникает при этом разность потенциалов 0,5 В? Ось вращения проходит через конец стержня перпендикулярно ему и параллельна линиям индукции магнитного поля.

15. Горизонтальный металлический стержень длиной 1 м вращается с круговой частотой 20 рад/с в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией 1 мТл около вертикальной оси, проходящей через один из концов стержня. Найдите разность потенциалов, возникающую между концами стержня.

16. Квадратная проволочная рамка со стороной а помещена в перпендикулярное магнитное поле, индукция которого изменяется по закону: В = В₀ ∙(1 - е ^-kt), где В₀ и k - константы. Найдите ЭДС индукции в рамке в зависимости от времени.

17. Квадратная рамка со стороной а расположена в магнитном поле так, что нормаль к рамке образует угол 60° с линиями поля. Индукция магнитного поля зависит от времени по закону: В = B₀cosωt, где Bо- константа. Найдите величину ЭДС индукции в рамке в зависимости от времени.

18. Плоская рамка площадью 100 см расположена в магнитном поле, линии индукции которого составляют угол 60 с плоскостью рамки. Индукция магнитного поля изменяется по закону: В = 0,05∙t². Найдите ЭДС индукции, возникающую в рамке через 4 с.

19. В магнитном поле находится катушка сопротивлением 0,5 Ом. Какой заряд пройдет по катушке, если магнитный поток через площадь катушки изменится на 2 мкВб?

20. Прямой проводник длиной l перемещается в однородном магнитном поле с индукцией В перпендикулярно линиям поля со скоростью v = a∙t, где а - постоянная величина, t - время. Найдите разность потенциалов, которая возникает при этом на концах проводника.

21. В переменном магнитном поле находится катушка сопротивлением R и

индуктивностью L. При изменении магнитного потока через катушку ток в ней изменяется на ΔL. Найдите заряд, который протечет по катушке за это время.

22. В магнитном поле длинного прямого провода с током I движется проводник длиной l со скоростью v в направлении оси х, перпендикулярном проводу, оставаясь все время параллельным проводу. Найдите выражение для ЭДС индукции, возникающей в проводнике, в зависимости от расстояния х.

23. Контур радиуса r с сопротивлением R помещен в перпендикулярное магнитное поле. В начальный момент индукция поля равна нулю, затем индукция увеличивается до значения В. Какой заряд протечет при этом через контур? Сделайте рисунок, укажите направление вектора В инаправление возникающего тока.

Тема 12 Магнитная энергия

1. Найдите энергию магнитного поля внутри соленоида, состоящего из N витков проволоки, по которой течет ток I. Длина соленоида L, площадь поперечного сечения S. (Диаметр соленоида много меньше его длины).

2. Найдите объемную плотность энергии магнитного поля бесконечно длинного прямого проводника с током I, находящегося в вакууме, в зависимости от радиального расстояния r от оси проводника.

3. Найдите, во сколько раз увеличится объемная плотность энергии поля, создаваемого длинным прямым проводом с током в данной точке пространства вблизи провода, если силу тока в нем увеличить в 3 раза.

4. Прямой проводник с током 10 А помещен в перпендикулярное магнитное поле. При этом на каждый сантиметр длины проводника действует сила 0,01 Н. Найдите по этим данным объемную плотность энергии магнитного поля.

5. При какой напряженности электрического поля энергия этого поля в единице объема в вакууме будет такой же, как энергия магнитного поля с индукцией 1Тл? ε0= 8,85∙10^-12 Кл²/(Н.м²) ,μ0= 4π·10^-7 Гн/м.

6. Тонкое равномерно заряженное кольцо с линейной плотностью заряда τ вращается вокруг своей оси с угловой скоростью ω. Найдите объемную плотность энергии магнитного поля в центре кольца.

7. Тонкое кольцо радиуса 10 см, равномерно заряженное зарядом 1 нКл, вращается вокруг своей оси с угловой скоростью 100 рад/с. Найдите объемную плотность энергии магнитного поля в центре кольца.

8. По длинному проводу течет ток I. Найдите энергию магнитного поля, приходящуюся на единицу длины соосного с проводом цилиндрического слоя, радиусы которого R и 3R.

9. Магнитный поток через неподвижный контур с сопротивлением R изменяется с течением времени по закону Ф = А∙t∙(τ-t), где А - константа. Найдите количество теплоты, которая выделится в контуре за время г. Индуктивностью контура пренебречь.

10. Квадратная проволочная рамка со стороной а и сопротивлением R и прямой проводник с током I лежат в одной плоскости (см.рис.). Рамку повернули на 180° вокруг оси ОО. отстоящей от проводника на расстояние b. Найдите заряд, который протечет по рамке.

11. Проводник в форме квадрата со стороной а помещен в магнитное поле, линии индукции которого образуют угол φс плоскостью квадрата, а величина индукции изменяется со временем по закону: В = k∙ t², где к - постоянная. Найдите джоулеву теплоту, которая выделяется в проводнике за время от нуля до τ, если удельное сопротивление проводника ρ, а площадь поперечного сечения S.