электричество

Установите соответствие между сравнительной интенсивностью
фундаментальных взаимодействий и их видами.
1.
2.
3.
1 гравитационное
2 электромагнитное
3 сильное
Решение:
Под отношением интенсивностей взаимодействий в первом приближении
можно понимать отношение энергий этих взаимодействий для двух одинаковых
частиц (например, протонов), разделенных достаточно малым расстоянием.
Если интенсивность сильного взаимодействия принять за единицу, то
интенсивность электромагнитного взаимодействия будет равна
и гравитационного –
, слабого –
.
На рисунке представлена зависимость плотности тока j, протекающего в
проводниках 1 и 2, от напряженности электрического поля Е:
Отношение удельных сопротивлений 1/2 этих проводников равно …
Решение:
Согласно закону Ома в дифференциальной форме, плотность тока в проводнике
равна
, где
– удельное сопротивление материала, –
напряженность электрического поля в проводнике. Взяв любое значение
напряженности поля, например,
плотности тока из графика
и соответствующие ему значения
и
отношение удельных сопротивлений проводников:
, можно определить
.
Электростатическое поле создано положительно заряженной сферой.
Правильно отражает зависимость потенциала от расстояния рисунок … 2
Решение:
Потенциал поля на поверхности и внутри заряженной металлической сферы
является постоянным, вне сферы убывает с расстоянием r по такому же закону,
как для точечного заряда. Таким образом, график зависимости
для
заряженной металлической сферы радиусом R показан на рисунке 2.
Рамка с током с магнитным дипольным моментом
, направление которого
указано на рисунке, находится в однородном магнитном поле:
Момент сил, действующих на магнитный диполь, направлен …
перпендикулярно плоскости рисунка к нам
Решение:
На контур с током в однородном магнитном поле действует вращающий момент
сил
, стремящийся расположить контур таким образом, чтобы
вектор его магнитного момента
был сонаправлен с вектором магнитной
индукции
поля. Используя определение векторного произведения, находим,
что момент сил направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам.
Проводящая рамка вращается с постоянной угловой скоростью в однородном
магнитном поле вокруг оси, лежащей в плоскости рамки и перпендикулярной
вектору индукции
(см. рис.). На рисунке также представлен график
зависимости от времени потока вектора магнитной индукции, пронизывающего
рамку.
Если максимальное значение магнитного потока
мВб, сопротивление
рамки
Ом, а время измерялось в секундах, то закон изменения со
временем силы индукционного тока имеет вид …
Решение:
Сила индукционного тока
, где
– ЭДС индукции, R – сопротивление
рамки. В соответствии с законом Фарадея для электромагнитной индукции
. Чтобы найти закон изменения ЭДС индукции со временем,
необходимо знать зависимость от времени магнитного потока, пронизывающего
рамку. Из приведенного графика следует,
что
Тогда
, поскольку
,а
На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости
поляризованности Р диэлектрика от напряженности внешнего электрического
поля Е.
Неполярным диэлектрикам соответствует кривая …4
Решение:
К неполярным диэлектрикам относятся диэлектрики, в молекулах (атомах)
которых в отсутствие внешнего электрического поля «центры тяжести»
положительных и отрицательных зарядов совпадают и дипольные моменты
таких молекул равны нулю. При внесении неполярного диэлектрика во внешнее
электрическое поле происходит деформация электронных оболочек атомов и
молекул. «Центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов
смещаются друг относительно друга. Вследствие этого неполярная молекула
приобретает во внешнем электрическом поле индуцированный дипольный
момент, направленный вдоль поля и пропорциональный напряженности
внешнего поля (этот механизм поляризации диэлектриков получил название
электронной или деформационной поляризации). Тепловое движение
неполярных молекул не влияет на возникновение у них индуцированных
электрических дипольных моментов. Таким образом, для неполярных
диэлектриков характерна прямо пропорциональная зависимость
поляризованности от напряженности внешнего электрического поля, что
отражает кривая 4.
На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости
величины намагниченности I вещества (по модулю) от напряженности
магнитного поля Н:
Парамагнетикам соответствует кривая … 3
Решение:
К парамагнетикам относятся вещества, атомы (молекулы) которых обладают
собственным магнитным моментом. Однако вследствие теплового движения
молекул их магнитные моменты ориентированы беспорядочно в отсутствие
внешнего магнитного поля, и намагниченность вещества в этих условиях равна
нулю. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается
преимущественная ориентация магнитных моментов атомов (молекул) в
направлении поля. Таким образом, парамагнетик намагничивается, создавая
собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и
усиливающее его. Диамагнитный эффект наблюдается и в парамагнетиках, но
он значительно слабее парамагнитного и поэтому остается незаметным.
Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна, значительно
меньше единицы и составляет величину
. В слабом магнитном поле
намагниченность пропорциональна напряженности внешнего поля. В очень
сильном магнитном поле (и при достаточно низкой температуре) магнитные
моменты всех молекул располагаются практически параллельно полю. При этом
намагниченность парамагнетика достигает максимального значения (но
существенно меньшего по сравнению с ферромагнетиками). Парамагнетикам
соответствует кривая 3.
Протон влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям
магнитной индукции и начинает двигаться по окружности. При увеличении
кинетической энергии протона (если
) в 4 раза радиус окружности …
увеличится в 2 раза
Контур площадью
м2 расположен перпендикулярно к линиям
магнитной индукции. Магнитная индукция изменяется по
закону
. ЭДС индукции, возникающая в контуре,
изменяется по закону …
Электропроводка должна выполняться из достаточно толстого провода, чтобы
он сильно не нагревался и не создавал угрозы пожара. Если проводка
рассчитана на максимальную силу тока 16 А и на погонном метре провода
должно выделяться не более 2 Вт тепла, то диаметр медного провода (с учетом
того, что удельное сопротивление меди равно 17 нОм·м) равен ___1,7___ мм.
Парамагнетиком является вещество с магнитной проницаемостью …
=1,00036
Решение:
Все вещества можно разделить на слабомагнитные (парамагнетики и
диамагнетики) и сильномагнитные (ферромагнетики). У парамагнетиков
магнитная проницаемость >1, у диамагнетиков <1, причем как у тех, так и
у других
мало отличается от единицы, то есть магнитные свойства этих
магнетиков выражены очень слабо. Поэтому парамагнетиком среди
перечисленных веществ является вещество с магнитной проницаемостью
=1,00036.
Диамагнетиком является вещество с магнитной проницаемостью …
=0,999864
В некоторой области пространства создано электростатическое поле, потенциал
которого описывается функцией
. Вектор напряженности
электрического поля в точке пространства, показанной на рисунке, будет иметь
направление …4
Решение:
Связь напряженности и потенциала электростатического поля имеет
вид:
координат:
потенциал
, или в проекциях на оси прямоугольной декартовой системы
,
,
. Так как по условию
зависит только от х, значит, отлична от нуля только проекция
вектора напряженности
. Таким образом, вектор
напряженности электрического поля будет иметь направление, показанное
стрелкой 4.
Физический смысл уравнения Максвелла
заключается в
следующем … источником электрического поля являются свободные
электрические заряды
Решение:
Данное уравнение Максвелла является обобщением теоремы Остроградского –
Гаусса для электростатического поля в среде – источником электрического
поля являются свободные электрические заряды. Максвелл предположил, что
она справедлива для любого электрического поля, как стационарного, так и
переменного.
Обобщением теоремы Остроградского – Гаусса для электростатического поля в
среде является уравнение …
Решение:
Уравнение Максвелла
является обобщением теоремы
Остроградского – Гаусса для электростатического поля в среде – источником
электрического поля являются свободные электрические заряды. Максвелл
предположил, что она справедлива для любого электрического поля, как
стационарного, так и переменного.
Физический смысл уравнения Максвелла
заключается в следующем …
«магнитных зарядов» не существует: силовые линии магнитного поля замкнуты
Решение:
Уравнение Максвелла
означает, что в природе нет магнитных
зарядов, на которых начинались бы или заканчивались линии магнитной
индукции.
Физический смысл уравнения Максвелла
заключается в
следующем … изменяющееся со временем магнитное поле порождает вихревое
электрическое поле
Решение:
Уравнение Максвелла
означает, что с переменным
магнитным полем неразрывно связано вихревое электрическое поле.
Физический смысл уравнения Максвелла
заключается в следующем … источником вихревого магнитного поля помимо
токов проводимости является изменяющееся со временем электрическое поле
Решение:
Из уравнения Максвелла
следует, что переменное
электрическое поле, наряду с токами проводимости, является источником
вихревого магнитного поля.
Уравнения Максвелла являются основными законами классической
макроскопической электродинамики, сформулированными на основе
обобщения важнейших законов электростатики и электромагнетизма. Эти
уравнения в интегральной форме имеют вид:
1).
;
2).
3).
;
;
4).
0.
Третье уравнение Максвелла является обобщением … теоремы Остроградского
– Гаусса для электростатического поля в среде
Решение:
Третье уравнение Максвелла является обобщением теоремы Остроградского –
Гаусса для электростатического поля в среде. Максвелл предположил, что она
справедлива для любого электрического поля, как стационарного, так и
переменного.
Уравнения Максвелла являются основными законами классической
макроскопической электродинамики, сформулированными на основе
обобщения важнейших законов электростатики и электромагнетизма. Эти
уравнения в интегральной форме имеют вид:
1).
;
2).
;
3).
;
4).
0.
Четвертое уравнение Максвелла является обобщением … теоремы
Остроградского – Гаусса для магнитного поля
Решение:
Четвертое уравнение Максвелла является обобщением теоремы Остроградского
– Гаусса для магнитного поля. Максвелл предположил, что она справедлива для
любого магнитного поля (в вакууме или в среде, стационарного и переменного).
Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в
интегральной форме имеет вид:
,
,
,
0.
Следующая система уравнений:
,
,
,
0–
справедлива для … электромагнитного поля при наличии заряженных тел и в
отсутствие токов проводимости
Решение:
Вторая система уравнений отличается от первой системы своими первым и
вторым уравнениями. В первом уравнении иначе записана правая часть,
но
, а во втором уравнении отсутствует в подынтегральном
выражении плотность тока проводимости
и не конкретизирована плотность
тока смещения (
). Отсутствие токов проводимости означает, что
источником вихревого магнитного поля является только переменное
электрическое поле. Таким образом, рассматриваемая система справедлива для
переменного электромагнитного поля при наличии заряженных тел и в
отсутствие токов проводимости.
Утверждение «Переменное электрическое поле, наряду с электрическим током,
является источником магнитного поля» раскрывает физический смысл
уравнения …
Решение:
Из уравнения
следует, что источником вихревого
магнитного поля являются токи проводимости и переменное электрическое
поле, для которого
.
Вольтамперные характеристики активных элементов 1 и 2 цепи представлены
на рисунке:
При напряжении 20 В отношение мощностей Р1/Р2 равно …2
Характер зависимости магнитной проницаемости ферромагнетика
от
напряженности внешнего магнитного поля Н показан на графике …
Электрон влетает в магнитное поле, создаваемое прямолинейным длинным
проводником с током в направлении, параллельном проводнику (см. рис.).
При этом сила Лоренца, действующая на электрон, … лежит в плоскости
чертежа и направлена влево
Решение:
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила
Лоренца. В данном случае магнитное поле создается прямолинейным длинным
проводником с током I. В соответствии с правилом правого винта (буравчика)
вектор магнитной индукции в месте расположения электрона направлен
перпендикулярно плоскости чертежа «к нам». Поскольку скорость электрона
перпендикулярна вектору магнитной индукции, для нахождения направления
силы Лоренца удобно воспользоваться правилом левой руки. Учитывая знак
заряда частицы, приходим к выводу, что сила Лоренца лежит в плоскости
чертежа и направлена влево.
Электростатическое поле создано системой точечных зарядов.
Вектор напряженности
поля в точке А ориентирован в направлении …7
Решение:
Согласно принципу суперпозиции полей напряженность в точке А
равна:
, где
– напряженности полей,
создаваемых точечными зарядами
,
,
и
в рассматриваемой
точке соответственно. На рисунке показаны направления этих векторов.
Величина напряженности поля точечного заряда определяется по
формуле
, где
электрическая постоянная, а r – расстояние от
заряда до точки. Учитывая величины зарядов и то, что точка А одинаково
удалена от каждого заряда, и сложив попарно векторы
и
, видим, что
и
, а также
образует диагональ квадрата со стороной, длина
которой равна 2Е1. Таким образом, вектор напряженности
ориентирован в направлении 7.
поля в точке А
Прямоугольная проволочная рамка расположена в одной плоскости с
прямолинейным длинным проводником, по которому течет ток I.
Индукционный ток в рамке будет направлен по часовой стрелке при ее …
поступательном перемещении в отрицательном направлении оси OX
Сила тока в проводящем круговом контуре индуктивностью 100 мГн изменяется
с течением времени по закону
(в единицах СИ):
Абсолютная величина ЭДС самоиндукции в момент времени 2 с равна ____ ;
при этом индукционный ток направлен …0,12 В; против часовой стрелки
Решение:
ЭДС самоиндукции, возникающая в контуре при изменении в нем силы тока I,
определяется по формуле:
, где L – индуктивность контура. Знак
минус в формуле соответствует правилу Ленца: индукционный ток направлен
так, что противодействует изменению тока в цепи: замедляет его возрастание
или убывание. Таким образом, ЭДС самоиндукции
равна
.
Абсолютная величина ЭДС самоиндукции равна
, индукционный ток
направлен против часовой стрелки. При этом учтено направление тока в
контуре и его возрастание со временем (что следует из заданного закона
изменения силы тока).
Электростатическое поле создано бесконечной равномерно заряженной
плоскостью ( – поверхностная плотность зарядов).
Градиент потенциала поля в точке А ориентирован в направлении …3
Решение:
Градиент потенциала в некоторой точке связан с напряженностью поля в этой
точке соотношением
, поэтому для нахождения
направления
в точке А необходимо найти направление вектора
напряженности поля в этой точке. Вектор напряженности поля бесконечной
равномерно заряженной плоскости направлен перпендикулярно плоскости.
Если
, вектор
в направлении 3.
направлен к плоскости, а вектор
– от нее, то есть
Два одинаковых источника тока соединены последовательно. Если источники
соединить параллельно, то сила тока короткого замыкания … увеличится в 2
раза
Решение:
Сила тока короткого замыкания
, где
и
– ЭДС и внутреннее
сопротивление батареи, состоящей из двух источников. При последовательном
соединении источников
,
; здесь
и
– ЭДС и внутреннее
сопротивление одного источника. При параллельном соединении
а
. Тогда
,
,
.
Поле создано прямолинейным длинным проводником с током I1. Если отрезок
проводника с током I2 расположен в одной плоскости с длинным проводником
так, как показано на рисунке, то сила Ампера … лежит в плоскости чертежа и
направлена влево
Решение:
На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера. В данном
случае магнитное поле создается прямолинейным длинным проводником с
током I1. В соответствии с правилом правого винта (буравчика) вектор
магнитной индукции в месте расположения отрезка проводника с
током I2направлен перпендикулярно плоскости чертежа «от нас». В случае
прямолинейного отрезка проводника с током в перпендикулярном проводнику
магнитном поле для нахождения направления силы Ампера удобно
воспользоваться правилом левой руки, согласно которому сила Ампера лежит в
плоскости чертежа и направлена влево.
На рисунке показана зависимость силы тока в электрической цепи от времени:
Отношение заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за
двадцать секунд, к заряду, прошедшему за последние пять секунд, равно …7
Решение:
По определению сила тока в цепи
. Отсюда
, где
– заряд,
прошедший через поперечное сечение проводника за бесконечно малый
промежуток времени
. Заряд, прошедший за определенный промежуток
времени, можно определить по формуле
смысл определенного интеграла,
. Используя геометрический
найдем
и
Следовательно,
Через лампу, подключенную к источнику тока с ЭДС 8 В и внутренним
сопротивлением 1 Ом протекает ток 2 А. Зависимость тока от приложенного к
лампе напряжения показана на графике …3
Два заряда
и
движутся параллельно в одну сторону на расстоянии r друг
от друга, как показано на рисунке:
Магнитная составляющая силы, действующей на второй заряд со стороны
первого заряда, имеет направление …4
Решение:
Индукция магнитного поля свободно движущегося заряда
равна
, где
заряд частицы,
скорость частицы,
радиус-вектор, характеризующий положение заряда
относительно заряда
. Используя определение векторного произведения, находим, что вектор
в
месте нахождения заряда
Лоренца
направлен «от нас». Сила
по правилу левой руки имеет направление 4.
Однозарядные ионы, имеющие одинаковые скорости, влетают в однородное
магнитное поле. Их траектории приведены на рисунке:
Наименьшую массу имеет ион, движущийся по траектории …1
Решение:
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила
Лоренца. В данном случае траектории заряженных частиц – дуги окружностей с
различающимися радиусами. Поскольку радиус окружности прямо
пропорционален массе частицы,
что
1.
, то из рисунка следует,
. Наименьшую массу имеет ион, движущийся по траектории
На рисунке изображен вектор скорости движущегося электрона:
Вектор магнитной индукции
точке С направлен …от нас
поля, создаваемого электроном при движении, в
На рисунках представлены графики зависимости напряженности поля
различных распределений заряда:
График зависимости
для шара радиуса R, равномерно заряженного по
объему, показан на рисунке … 1
для
Решение:
Напряженность поля шара, равномерно заряженного по объему, внутри шара
(при
) растет линейно с расстоянием r от его центра, а вне шара
(при
) убывает с расстоянием r по такому же закону, как для точечного
заряда. Таким образом, график зависимости
для шара радиуса R,
равномерно заряженного по объему, показан на рисунке 1.
Явление гистерезиса, то есть запаздывания изменения поляризованности от
изменения напряженности внешнего электрического поля, имеет место в …
сегнетоэлектриках
Решение:
Для сегнетоэлектриков характерно явление диэлектрического гистерезиса,
состоящее в различии значений поляризованности сегнетоэлектрического
образца при одной и той же напряженности электрического поля в зависимости
от значения предварительной поляризованности этого образца. При
уменьшении напряженности внешнего электрического поля до нуля
наблюдается остаточная поляризованность. Явление гистерезиса объясняется
доменной структурой сегнетоэлектрика.
Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно
увеличении напряжения в 4 раза удельная тепловая мощность тока …
увеличится в 16 раз
. При
Решение:
Согласно закону Джоуля – Ленца в дифференциальной форме,
,
где
удельная тепловая мощность тока,
удельное сопротивление,
напряженность электрического поля в проводнике. Поскольку
,
напряженность поля также увеличится в 4 раза, следовательно, удельная
тепловая мощность тока увеличится в 16 раз.
Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно . Если
взять медный провод диаметром d, но длиной 2l и увеличить напряжение в 4
раза, то среднее время дрейфа электронов от одного конца проводника до
другого …не изменится
Решение:
Время, которое требуется в среднем для того, чтобы электроны продрейфовали
на расстояние l, определяется соотношением
, где
– средняя
скорость упорядоченного движения (дрейфа) электронов. Формула,
связывающая силу тока со средней скоростью упорядоченного движения
носителей тока, имеет вид
, где q0 – заряд носителей, в данном
случае – электронов, n – их концентрация, S – площадь поперечного сечения
проводника. С учетом закона Ома для участка цепи
сопротивления проводника
получаем выражение для средней
скорости направленного движения электронов
следует, что
и формулы для
, из которого
не зависит от диаметра провода. Тогда время
дрейфа
. Таким образом, если взять медный провод
диаметром d, но длиной 2l и увеличить напряжение в 4 раза, то среднее время
дрейфа электронов от одного конца проводника до другого не изменится.
Неверным для ферромагнетиков является утверждение … Магнитная
проницаемость ферромагнетика – постоянная величина, характеризующая его
магнитные свойства
Решение:
Ферромагнетиками называются твердые вещества, которые могут обладать
самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется
под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, изменения
температуры. Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная
нелинейная зависимость
или
. Ввиду нелинейной
зависимости
для ферромагнетиков нельзя ввести магнитную
проницаемость как определенную постоянную величину, характеризующую
магнитные свойства данного ферромагнетика. Однако, как и для других
магнитных материалов
, но при этом
является функцией
напряженности магнитного поля Н. Максимальное значение магнитной
проницаемости для ферромагнетиков может достигать очень больших значений,
например для чистого железа
. У ферромагнетиков наблюдается
явление магнитного гистерезиса – неоднозначной зависимости магнитной
индукции и намагниченности от напряженности внешнего магнитного поля. Для
каждого ферромагнетика существует точка Кюри – температура, при которой
ферромагнетик теряет свои ферромагнитные свойства. Таким образом,
неверным является утверждение «Магнитная проницаемость ферромагнетика –
постоянная величина, характеризующая его магнитные свойства».
Верным для неполярных диэлектриков является утверждение …
Диэлектрическая проницаемость неполярных газообразных диэлектриков
зависит от поляризуемости атома (молекулы), зависящей только от объема
атома (молекулы) и от их концентрации
Электростатическое поле образовано двумя параллельными бесконечными
плоскостями, заряженными разноименными зарядами с одинаковой по величине
поверхностной плотностью заряда. Расстояние между плоскостями равно d.
Распределение напряженности Е такого поля вдоль оси х, перпендикулярной
плоскостям, правильно показано на рисунке … 3
На рисунке изображены сечения двух прямолинейных длинных параллельных
проводников с противоположно направленными токами, причем
Индукция
магнитного поля равна нулю на участке … d
.
На рисунке показана зависимость поляризованности Р в сегнетоэлектрике от
напряженности Е внешнего электрического поля:
Участок
соответствует … остаточной поляризации сегнетоэлектрика
Решение:
Для сегнетоэлектриков характерно явление диэлектрического гистерезиса,
состоящее в различии значений поляризованности сегнетоэлектрического
образца при одной и той же напряженности электрического поля в зависимости
от значения предварительной поляризованности этого образца (петля
гистерезиса). При уменьшении напряженности внешнего электрического поля
до нуля наблюдается остаточная поляризованность, изображенная на рисунке
отрезком ОС. Явление гистерезиса объясняется доменной структурой
сегнетоэлектрика.
На рисунке представлены результаты экспериментального исследования
зависимости силы тока в цепи от значения сопротивления R, подключенного к
источнику постоянного тока. КПД источника (в процентах) при
сопротивлении
Ом составляет …80
Решение:
Коэффициент полезного действия источника тока определяется по
формуле:
. Здесь r – внутреннее сопротивление источника. Для его
определения воспользуемся законом Ома для замкнутой цепи:
.
Если из приведенного графика взять два значения сопротивления R и
соответствующие им значения силы тока J и подставить их в это уравнение, то
получим систему двух уравнений с двумя неизвестными. Например:
Ом,
А;
Ом,
эту систему, получим:
источника
В,
А. Тогда
,
Ом. Искомое значение КПД
. Решая
.
На рисунке представлена зависимость ЭДС индукции в контуре от времени.
Магнитный поток сквозь площадку, ограниченную контуром, увеличивается со
временем по закону
(а, b, c – постоянные) в интервале … B
Решение:
В соответствии с законом Фарадея для электромагнитной индукции
электродвижущая сила индукции в замкнутом проводящем контуре численно
равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока
сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:
. Следовательно,
если магнитный поток увеличивается со временем по закону
,
то ЭДС индукции будет убывать со временем по линейному закону, что имеет
место в интервале В.
На рисунке представлена зависимость магнитного потока, пронизывающего
некоторый контур, от времени:
График зависимости ЭДС индукции в контуре от времени представлен на
рисунке …
Решение:
В соответствии с законом Фарадея для электромагнитной индукции
электродвижущая сила индукции в замкнутом проводящем контуре численно
равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока
сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:
. Следовательно,
если магнитный поток увеличивается со временем по линейному закону в
интервале 0 – 0,1 с, то ЭДС индукции будет равна отрицательной постоянной
величине; если не изменяется в интервале 0,1 – 0,3 с, то ЭДС индукции равна
нулю; если убывает по линейному закону в интервале 0,3 – 0,4 с, то ЭДС
индукции будет равна положительной постоянной величине.
Небольшой контур с током I помещен в неоднородное магнитное поле с
индукцией . Плоскость контура перпендикулярна плоскости чертежа, но не
перпендикулярна линиям индукции. Под действием поля контур … повернется
против часовой стрелки и сместится влево
Решение:
На контур с током в однородном магнитном поле действует вращающий
момент
, стремящийся расположить контур таким образом, чтобы
вектор его магнитного момента
был сонаправлен с вектором магнитной
индукции
поля. Если контур с током находится в неоднородном магнитном
поле, то на него действует еще и результирующая сила, под действием которой
незакрепленный контур втягивается в область более сильного поля, если угол
между векторами
и
острый (α < 90°). Если же указанный угол тупой (α >
90°), то контур с током выталкивается в область более слабого поля,
поворачивается под действием вращающего момента, так что угол становится
острым, и затем втягивается в область более сильного поля. В соответствии с
этим контур повернется против часовой стрелки и сместится влево.
Сила тока, протекающего в катушке, изменяется по закону
при этом на концах катушки в момент времени
. Если
наводится ЭДС
самоиндукции величиной
, то индуктивность катушки (в
)
равна …0,01
Решение:
ЭДС самоиндукции, возникающая в контуре при изменении в нем силы тока I,
определяется по формуле:
, где L – индуктивность контура. Знак
минус в формуле соответствует правилу Ленца: индукционный ток направлен
так, что противодействует изменению тока в цепи: замедляет его возрастание
или убывание. Таким образом, ЭДС самоиндукции
равна
.
Следовательно,
.
Заряд 1 нКл переместился из точки, находящейся на расстоянии 1 см от
поверхности заряженного проводящего шара радиусом 9 см, в бесконечность.
Поверхностная плотность заряда шара 1,1·10-4 Кл/м2. Работа сил поля (в мДж),
совершаемая при этом перемещении, равна ___1___ .
(Ответ округлите до целых.)
Решение:
Работа сил поля по перемещению заряда определяется по
формуле
, где q – перемещаемый заряд,
и
–
потенциалы начальной и конечной точек соответственно. В случае заряженного
шара потенциал на бесконечности
Тогда
.
.
Для ориентационной поляризации диэлектриков характерно … влияние
теплового движения молекул на степень поляризации диэлектрика
Решение:
Ориентационная поляризация наблюдается у полярных диэлектриков. Внешнее
электрическое поле стремится ориентировать дипольные моменты полярных
молекул по направлению вектора напряженности поля. Этому препятствует
хаотическое тепловое движение молекул, вызывающее беспорядочный разброс
диполей. В итоге совместного действия поля и теплового движения возникает
преимущественная ориентация дипольных электрических моментов вдоль поля,
возрастающая с увеличением напряженности электрического поля и с
уменьшением температуры.
Проводящий плоский контур площадью 75 см2 расположен в магнитном поле
перпендикулярно линиям магнитной индукции. Если магнитная индукция
изменяется по закону
мТл, то ЭДС индукции, возникающая в
контуре в момент времени
(в мВ), равна …0.18
Решение:
В соответствии с законом Фарадея для электромагнитной индукции
электродвижущая сила индукции в замкнутом проводящем контуре численно
равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока
сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:
. Поскольку
плоскость контура перпендикулярна линиям магнитной индукции,
где S – площадь контура. Таким
образом,
Электростатическое поле создано двумя точечными зарядами:
и
.
Отношение потенциала поля, созданного первым зарядом в точке А, к
потенциалу результирующего поля в этой точке равно …3
Решение:
Согласно принципу суперпозиции полей
, где
и
потенциалы полей, создаваемых в точке А каждым зарядом в отдельности.
Потенциал поля точечного заряда
. Тогда потенциал результирующего
поля в точке А
искомое отношение
. Следовательно,
.