Участок проводника длиной 10 см находится в магнитном поле индукцией 50 мтл сила ампера: Участок проводника длиной 10 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила Ампера при…

Контрольная работа №1 по теме «Основы электродинамики»

Контрольная работа №1 по теме «Основы электродинамики»

Вариант I

1. Проводник с током 5 А находится в магнитном поле с индукцией 10Тл.  Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 20 Н и перпендикулярно длине активной части проводника.

2. Какой начальный магнитный поток пронизывал контур, если при его равномерном убывании до нуля в течение 0,2 с в катушке индуцируется ЭДС 0,02 В перпендикулярно проводнику.

3.В катушке, индуктивность которой равна 0,4 Гн, возникла ЭДС самоиндукции, равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока, если это произошло за 0,2 с

4. В катушке состоящей из 70 витков магнитный поток равен 2,6·10^–3 Вб . За какое время должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникло среднее ЭДС индукции, равная 0,52В?

Вариант II

1. Участок проводника длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с  индукцией 50 мТл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу    совершает сила Ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении действия силы. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитного поля

2. Самолет летит со скоростью 1800 км/ч, модуль вертикальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли 4 • 10^-5 Тл. Какова ЭДС индукции между кон­цами крыльев самолета, если размах крыльев равен 25 м?

3.Какова ЭДС индукции,  возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитное поле с индукцией 200мТл, если оно полностью исчезает за 0,05с?  Площадь, ограниченная контуром,  равна 1м².

4. Определите индуктивность катушки, если при равномерном увеличении тока в ней на 2,8 А за 7·10^–2 с появляется средняя ЭДС самоиндукции, равная 2,4В.

Вариант III

1. Проводник с током 4 А находится в магнитном поле с индукцией 20Тл.  Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 40 Н и перпендикулярно длине активной части проводника.

2. Какой начальный магнитный поток пронизывал контур, если при его равномерном убывании до нуля в течение 0,2 с в катушке индуцируется ЭДС 0,02 В перпендикулярно проводнику.

3.В катушке, индуктивность которой равна 400 мГн, возникла ЭДС самоиндукции, равная 20000 В. Рассчитайте изменение силы тока, если это произошло за 0,2 с

4. В катушке состоящей из 75 витков магнитный поток равен 4,8·10^–3  Вб . За какое время должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникло среднее ЭДС индукции, равная 0.74В?

Вариант IV

1.Участок проводника длиной 0,1м находится в однородном магнитном поле с  индукцией 0,05Тл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу    совершает сила Ампера при перемещении проводника на 0,08м в направлении действия силы. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитного поля

2. Самолет летит со скоростью 500м/с, модуль вертикальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли 4 • 10^-5 Тл. Какова ЭДС индукции между кон­цами крыльев самолета, если размах крыльев равен 0,025км?

3.Какова ЭДС индукции,  возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитное поле с индукцией 0,2 Тл, если оно полностью исчезает за 0,05с?  Площадь, ограниченная контуром,  равна 1м².

4. Определите индуктивность катушки, если при равномерном увеличении тока в ней на 2,2 А за 5,0·10^–2 с появляется средняя ЭДС самоиндукции, равная 1,1В.

Вариант V

1. Определить силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 30 см, расположенный под углом 45⁰ к вектору магнитной индукции, если сила тока в нем 500 мА. Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.

2. Проводник с током 7А находится в магнитном поле с индукцией 10 Тл. Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 25Н перпендикулярно проводнику.

3. Проводник длиной 30 см с силой тока 50 А находится в однородном магнитном поле с индукцией 60 мТл перпендикулярно полю. Какую работу совершит источник тока, если проводник переместится на 30 см вдоль направления линии действия силы Ампера?

4. Какой должна быть сила тока, чтобы в катушке индуктивностью 0,5 Гн энергия магнитного поля была 100 Дж?

Вариант VI

1. Определить силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 40 см, расположенный под углом 45⁰ к вектору магнитной индукции, если сила тока в нем 400 мА. Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.

2. Проводник с током 3А находится в магнитном поле с индукцией 12 Тл. Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 40Н и перпендикулярно проводнику.

3. Проводник длиной 40см с силой тока 50 А находится в однородном магнитном поле с индукцией 50 мТл. Какую работу совершит источник тока, если проводник переместится на 40 см вдоль направления линии действия силы Ампера?

4. Какой должна быть индуктивность катушки, чтобы при силе тока в ней 2 А энергия магнитного поля равнялась 20 Дж?

Вариант VII

1. Проводник с током 4 А находится в магнитном поле с индукцией 20Тл.  Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 40 Н и перпендикулярно длине активной части проводника.

2. Самолет летит со скоростью 500м/с, модуль вертикальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли 4 • 10^-5 Тл. Какова ЭДС индукции между кон­цами крыльев самолета, если размах крыльев равен 0,025км?

3. Проводник длиной 20 см с силой тока 50 а находится в однородном магнитном поле с индукцией 40мтл. Какую работу совершит источник тока, если проводник переместится на 10 см.

4. Определите индуктивность катушки, если при равномерном увеличении тока в ней на 2,2 А за 5,0·10^–2 с появляется средняя ЭДС самоиндукции, равная 1,1В.

404 Not Found

404 Not Found

О себе Кормаков Н.А. Публикации Методические материалы Статья «Знаю все способы списывания» Статья «Школа этикета» Материал «Первое сентября» Финская школа Классы 7 класс Опорные конспекты Тесты для самоконтроля Тренировочные задания Контрольные работы Итоговые тесты 8 класс Опорные конспекты Тесты для самоконтроля Тренировочные задания Контрольные работы Итоговые тесты 9 класс Опорные конспекты Тесты для самоконтроля Тренировочные задания Контрольные работы Итоговые тесты 10 класс Опорные конспекты Тренировочные задания Итоговые тесты Контрольные работы 11 класс Опорные конспекты Тренировочные задания Итоговые тесты Контрольные работы Порешаем!!! 7 — 9 классы Повышенный уровень

ОГЭ-2022 По номерам заданий Задания по физическим явлениям Тренировочные задания ЕГЭ-2022 Задания 1-2 (новое) Часть — 1 Часть — 2 Часть -3

Магнитное поле прямого проводника с током

Создано Домиником Черниа, доктором философии

Рассмотрено Богной Шик и Аденой Бенн

Последнее обновление: 02 февраля 2023 г.

Содержание:

• Магнитное поле провода рассчитать магнитное поле вокруг провода?
• Магнитное поле Земли

Этот калькулятор магнитного поля прямого провода с током позволяет легко описать магнитное поле, создаваемое длинным и прямым проводом с током. Читайте дальше, чтобы понять основы этого явления и узнать, как можно оценить силу этого поля.

Обязательно проверьте наши калькуляторы электромагнитной силы на проводе с током и магнитной силы между проводами!

Магнитное поле провода

Знаете ли вы, что электричество всегда тесно связано с магнетизмом? Это результат одного из уравнений Максвелла, согласно которому протекающий электрический ток создает магнитное поле. Рассмотрим случай длинного прямого провода, по которому течет электрический ток. В этой конкретной ситуации силовые линии магнитного поля образуют концентрические окружности вокруг кабеля, а сила магнитного поля зависит от расстояния до провода и протекающего по нему тока.

Мы также можем плотно смотать провод в тонкую катушку, образуя соленоид. Чтобы узнать больше о соленоидах, попробуйте наш калькулятор магнитного поля соленоидов.

Как рассчитать магнитное поле вокруг провода?

Чтобы правильно рассчитать магнитное поле вокруг провода, нам нужно использовать векторное произведение и правило правой руки. Но мы также можем приблизить. Предполагая, что наш провод прямой и очень длинный, мы можем оценить магнитное поле вокруг провода с помощью следующего уравнения:(-7) [Т*м/А]

.

Вы можете видеть, что чем больше ток, протекающий по проводу, и чем ближе мы находимся к проводу, тем сильнее создаваемое магнитное поле.

Магнитное поле Земли

Земля и другие планеты и звезды нашей Вселенной действуют как огромные магниты. Магнитное поле Земли зарождается в ее ядре, где находятся очень горячие электропроводящие жидкости. Движение этих жидкостей порождает протекающий ток точно так же, как в проводе, который затем отвечает за создание магнитного поля. Средняя величина магнитного поля Земли с годами меняется, но в настоящее время она составляет около 9(-5) T. Хоть это и маленькое поле, мы все же можем увидеть его на компасе.

Воспользуемся нашим калькулятором и оценим силу тока, который должен протекать по прямому проводу, чтобы получить магнитное поле Земли на расстоянии 1 см от провода. После расчетов кажется, что нам нужно всего 2,5 А , чтобы не отставать от магнитного поля Земли!

Доминик Черня, PhD

Ток

Расстояние

Магнитное поле

Посмотреть 40 похожих калькуляторов электромагнетизма 🧲

Ускорение частицы в электрическом полеМощность переменного токаЕмкость… Еще 37

Учебник по физике: Электрический ток

Если выполняются два требования к электрической цепи, то заряд будет течь по внешней цепи. Говорят, что есть ток — поток заряда. Использование слова ток в этом контексте означает просто использовать его, чтобы сказать, что что-то происходит в проводах — заряд движется.

Тем не менее, ток — это физическая величина, которую можно измерить и выразить численно. Как физическая величина, ток — это скорость, с которой заряд проходит через точку в цепи. Как показано на диаграмме ниже, ток в цепи можно определить, если измерить количество заряда Q , проходящего через поперечное сечение провода за время t . Ток — это просто соотношение количества заряда и времени.

Текущий — это нормируемая величина. В физике есть несколько количественных величин. Например, скорость — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свое положение. Математически скорость — это изменение положения за время. Ускорение — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свою скорость. Математически ускорение — это изменение скорости в зависимости от времени. А мощность — это скорость, скорость, с которой над объектом совершается работа. Математически мощность – это отношение работы к времени.

В каждом случае количества скорости математическое уравнение включает некоторое количество во времени. Таким образом, ток как величина скорости будет математически выражен как

Обратите внимание, что в приведенном выше уравнении используется символ

I для представления величины тока.

Как обычно, когда в Классе Физики вводится величина, также вводится стандартная метрическая единица, используемая для выражения этой величины. Стандартной метрической единицей тока является ампер . Ампер часто сокращается до Ампер и обозначается символом единицы измерения A . Сила тока в 1 ампер означает, что за 1 секунду через поперечное сечение провода проходит заряд в 1 кулон.

1 ампер = 1 кулон / 1 секунда

Чтобы проверить свое понимание, определите ток для следующих двух ситуаций. Обратите внимание, что в каждой ситуации дается некоторая посторонняя информация.

Нажмите кнопку Проверить ответ , чтобы убедиться, что вы правы.

Изолируют провод сечением 2 мм и определяют, что через него проходит заряд 20 Кл за 40 с.	Изолируют провод сечением 1 мм и определяют, что через него проходит заряд 2 Кл за 0,5 с.
I = _____ ампер	I = _____ ампер

 

Условное направление тока

Частицы, переносящие заряд по проводам в электрической цепи, — это подвижные электроны. Направление электрического поля внутри цепи по определению является направлением, в котором выталкиваются положительные пробные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю. Но в то время как электроны являются носителями заряда в металлических проводах, носителями заряда в других цепях могут быть положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. Фактически носителями заряда в полупроводниках, уличных фонарях и люминесцентных лампах являются одновременно и положительные, и отрицательные заряды, движущиеся в противоположных направлениях.

Бен Франклин, который провел обширные научные исследования как статического, так и электрического электричества, предположил, что положительные заряды являются носителями заряда. Таким образом, было установлено раннее соглашение о направлении электрического тока в направлении движения положительных зарядов. Соглашение прижилось и используется до сих пор. Направление электрического тока по соглашению является направлением, в котором будет двигаться положительный заряд. Таким образом, ток во внешней цепи направлен от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи. На самом деле электроны будут двигаться по проводам в противоположном направлении. Зная, что фактическими носителями заряда в проводах являются отрицательно заряженные электроны, это соглашение может показаться немного странным и устаревшим. Тем не менее, это условное обозначение используется во всем мире, и к нему легко может привыкнуть студент-физик.

 

 

Ток в зависимости от скорости дрейфа

Ток связан с количеством кулонов заряда, которые проходят точку в цепи за единицу времени. Из-за своего определения его часто путают со скоростью дрейфа величины. Скорость дрейфа относится к среднему расстоянию, пройденному носителем заряда в единицу времени. Как и скорость любого объекта, дрейфовая скорость электрона, движущегося по проводу, представляет собой отношение расстояния ко времени. Путь типичного электрона по проводу можно описать как довольно хаотичный, зигзагообразный путь, характеризующийся столкновениями с неподвижными атомами. Каждое столкновение приводит к изменению направления движения электрона. Однако из-за столкновений с атомами в сплошной сети металлического проводника на каждые три шага вперед приходится два шага назад. С электрическим потенциалом, установленным на двух концах цепи, электрон продолжает движение до перенести вперед . Прогресс всегда идет к положительному терминалу. Тем не менее, общий эффект бесчисленных столкновений и высоких скоростей между столкновениями заключается в том, что общая скорость дрейфа электрона в цепи аномально низка. Типичная скорость дрейфа может составлять 1 метр в час. Это медленно!

Тогда можно было бы спросить: как может быть ток порядка 1 или 2 ампер в цепи, если скорость дрейфа составляет всего около 1 метра в час? Ответ таков: существует очень много носителей заряда, движущихся одновременно по всей длине цепи. Ток — это скорость, с которой заряд пересекает точку на цепи. Большой ток возникает в результате прохождения нескольких кулонов заряда по поперечному сечению провода в цепи. Если носители заряда плотно упакованы в провод, то не обязательно иметь большую скорость, чтобы иметь большой ток. То есть носители заряда не должны проходить большое расстояние за секунду, просто их должно быть много, проходящих через сечение. Ток связан не с тем, как далеко перемещаются заряды за секунду, а скорее с тем, сколько зарядов проходит через поперечное сечение провода в цепи.

Чтобы проиллюстрировать, насколько плотно упакованы носители заряда, рассмотрим типичный провод, встречающийся в цепях бытового освещения, — медный провод 14-го калибра. В поперечном сечении этого провода длиной 0,01 см (очень тонком) будет целых 3,51 x 10 ²⁰ атомов меди. Каждый атом меди имеет 29 электронов; маловероятно, что даже 11 валентных электронов будут двигаться как носители заряда одновременно. Если мы предположим, что каждый атом меди вносит только один электрон, то на тонком проводе длиной 0,01 см будет 56 кулонов заряда. С таким большим подвижным зарядом в таком маленьком пространстве небольшая скорость дрейфа может привести к очень большому току.

Чтобы еще больше проиллюстрировать это различие между скоростью дрейфа и течением, рассмотрим аналогию с гонками. Предположим, что на очень широкой гоночной трассе проходила очень большая гонка черепах с миллионами и миллионами черепах. Черепахи не очень быстро передвигаются — у них очень низкая дрейфовая скорость. Предположим, что забег был довольно коротким — скажем, 1 метр в длину — и что большой процент черепах достиг финиша одновременно — через 30 минут после начала забега. В таком случае течение будет очень большим — миллионы черепах пролетают точку за короткий промежуток времени. В этой аналогии скорость связана с тем, как далеко черепахи перемещаются за определенный промежуток времени; а ток связан с тем, сколько черепах пересекает финишную черту за определенное время.

 

Природа потока заряда

Как только было установлено, что средняя скорость дрейфа электрона очень и очень мала, вскоре возникает вопрос: почему свет в комнате или фонарике загорается сразу? после включения? Не будет ли заметной временной задержки перед тем, как носитель заряда перейдет от выключателя к нити накала лампочки? Ответ — нет! и объяснение того, почему в значительной степени раскрывает природу потока заряда в цепи.

Как было сказано выше, носителями заряда в проводах электрических цепей являются электроны. Эти электроны просто поставляются атомами меди (или любого другого материала, из которого сделана проволока) внутри металлической проволоки. Как только переключатель повернут на

на , цепь замыкается, и на двух концах внешней цепи устанавливается разность электрических потенциалов. Сигнал электрического поля распространяется почти со скоростью света ко всем подвижным электронам в цепи, приказывая им начать движение.0085 походный . При получении сигнала электроны начинают двигаться по зигзагообразной траектории в своем обычном направлении. Таким образом, щелчок переключателя вызывает немедленную реакцию во всех частях цепи, приводя носители заряда повсюду в движение в одном и том же направлении. В то время как фактическое движение носителей заряда происходит с медленной скоростью, сигнал, который сообщает им о начале движения, движется со скоростью, составляющей долю скорости света.

Электроны, которые зажигают лампочку фонарика, не должны сначала пройти от выключателя через 10 см провода к нити накала. Скорее, электроны, которые зажигают лампочку сразу после поворота переключателя в положение на — это электроны, которые присутствуют в самой нити накала. Когда переключатель щелкнут, все подвижные электроны повсюду начнут маршировать; и именно подвижные электроны, присутствующие в нити накала, непосредственно ответственны за зажигание ее лампочки. Когда эти электроны покидают нить накала, в нее входят новые электроны, которые становятся ответственными за зажигание лампочки. Электроны движутся вместе так же, как вода в трубах в доме. Когда кран повернут на , это вода в кране, вытекающая из крана. Не нужно ждать заметное время, пока вода из точки входа в ваш дом пройдет по трубам к крану. Трубы уже заполнены водой, и вода во всем водяном контуре одновременно приводится в движение.

Картина течения заряда, развиваемая здесь, представляет собой картину, в которой носители заряда подобны солдатам, марширующим вместе, везде с одинаковой скоростью. Их марш начинается немедленно в ответ на создание электрического потенциала на двух концах цепи. В электрической цепи нет места, где носители заряда расходуются или израсходованы. В то время как энергия, которой обладает заряд, может быть израсходована (или, лучше сказать, электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии), сами носители заряда не распадаются, не исчезают или иным образом удаляются из заряда. схема. И в цепи нет места, где носители заряда начинают накапливаться или накапливаться. Скорость, с которой заряд входит во внешнюю цепь на одном конце, такая же, как и скорость, с которой заряд выходит из внешней цепи на другом конце. Ток — скорость протекания заряда — везде одинакова. Поток заряда подобен движению солдат, марширующих в ногу, везде с одинаковой скоростью.

 

 

Проверьте свое понимание

1. Говорят, что ток существует, когда _____.

а. провод заряжен

б. батарея присутствует

в. электрические заряды неуравновешены

д. электрические заряды движутся по петле

 

 

2. У тока есть направление. По соглашению ток течет в направлении, которое ___.

а. + заряды двигаются

б. — электроны движутся

в. + электроны движутся

  

 

 

3. Скорость дрейфа подвижных носителей заряда в электрических цепях ____.

а. очень быстро; меньше, но очень близко к скорости света

б. быстрый; быстрее самой быстрой машины, но далеко не скорость света

в. медленный; медленнее, чем Майкл Джексон, бегает 220 метров

д. очень медленно; медленнее улитки

 

 

4. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то ток был бы аналогичен ____.

Выбор:

А. давление воды	B. галлонов воды, стекающей по горке в минуту
С. вода	D. нижняя часть слайда
Е. водяной насос	F. верхняя часть слайда

 

 

5. На схеме справа изображен проводник. Две площади поперечного сечения расположены на расстоянии 50 см друг от друга. Каждые 2,0 секунды через каждую из этих областей проходит 10 Кл заряда. Сила тока в этом проводе ____ А.

а. 0,10	б. 0,25	в. 0,50	д. 1.0
эл. 5.0	ф. 20	г. 10	ч. 40
я. ни один из этих

 

 

6.