Магнитное поле questions & answers for quizzes and tests
Browse from millions of quizzes
QUIZ
Physics, Fun
73%
accuracy
6
plays
teacher teacher
4 years
Physics, Fun
teacher teacher
6
plays
9 questions
No student devices needed. Know more
9 questions
Show Answers
See Preview
1. Multiple-choice
30 seconds
1 pt
Магнитное поле создается…
движущимися электрическими зарядами
движущимися частицами.
телами, обладающими массой
неподвижными электрическими зарядами
2. Multiple-choice
30 seconds
1 pt
Постоянное магнитное поле можно обнаружить по действию на…
заряженный диэлектрик.
движущуюся заряженную частицу
любое металлическое тело
неподвижную заряженную частицу
3. Multiple-choice
30 seconds
Как взаимодействуют два параллельных проводника при протекании в них тока в противоположных направлениях?
сила взаимодействия равна нулю
проводники поворачиваются
проводники притягиваются
проводники отталкиваются
4. Multiple-choice
30 seconds
1 pt
Как называется единица магнитной индукции?
5. Multiple-choice
30 seconds
1 pt
Как называется сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля?
Центростремительная сила
Сила Лоренца
Сила Ампера
Центробежная сила
6. Multiple-choice
2 minutes
1 pt
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
0,625 Дж
0,5 Дж
0,4 Дж
0,004 Дж
7. Multiple-choice
2 minutes
1 pt
В магнитном поле с индукцией 4 Тл движется электрон со скоростью 107 м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Чему равен модуль силы, действующий на электрон со стороны магнитного поля?
6,4 мкН
0,4 мкН
6,4 пН
0,4 пН
8.
2 minutes
1 pt
Определить индукцию магнитного поля проводника, по которому протекает ток 4 А, если поле действует с силой 0,4 Н на каждые 10 см проводника.
0,1 Тл
0,5 Тл
9. Multiple-choice
30 seconds
1 pt
Разноименные полюсы магнита…, а одноименные полюсы —
…притягиваются.
…отталкиваются
…притягиваются, …отталкиваются
…отталкиваются, …притягиваются
Expore all questions with a free account
Already have an account?
Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Школьный курс физики
Главная | Физика 11 класс | Действие магнитного поля на проводник с током
Сила Ампера. Закон Ампера.
Выясним, как определить силу, действующую со стороны магнитного поля на проводник с током.
Силу, действующую на проводник с током, помещённый в магнитное поле, называют силой Ампера
Как мы уже знаем, Ампер установил, что параллельные токи одинакового направления притягиваются, а противоположного направления — отталкиваются. Взаимно перпендикулярные токи не действуют друг на друга. Экспериментально можно установить, что модуль силы
FA прямо пропорционален силе тока в проводнике (FA ~ I), длине проводника (FA ~ Δl) и модулю магнитной индукции (
Формула для определения модуля силы Ампера в общем случае имеет вид
FA = BIΔlsin α. (1)
Формулу (1), выражающую связь этой силы с индукцией поля, называют законом Ампера.
Модуль силы, с которой однородное магнитное поле действует на помещённый в него прямолинейный проводник стоком, равен произведению модуля вектора магнитной индукции этого поля, силы тока, длины отрезка проводника и синуса угла между направлением тока и вектора магнитной индукции.
Если угол между вектором магнитной индукции и направлением тока в проводнике равен нулю (α = 0°), то модуль силы Ампера равен нулю. Если же угол между вектором и направлением тока равен 90° (α = 90°), то модуль силы Ампера имеет максимальное значение.
Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки (рис. 3.26).
Рис. 3.26
Если расположить кисть левой руки так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца были направлены по току, то отогнутый под прямым углом большой палец левой руки покажет направление силы Ампера.
В задачах мы будем схематически изображать направления силы Ампера и вектора индукции магнитного поля так, как показано на рисунке 3.27.
Рис. 3.27
На этом рисунке вектор магнитной индукции направлен от нас, а ток течёт но прямолинейному участку вправо. Вектор силы А перпендикулярен и вектору , и направлению тока в проводнике.
Отметим, что с помощью закона Ампера можно вычислить модуль силы и момент сил, действующих на замкнутый проводник с током произвольной формы. Справедливость закона Ампера подтверждается тем, что вычисленное с его помощью значение результирующей силы для любого замкнутого проводника с током (она равна сумме сил, действующих на участки малой длины) совпадает с экспериментально полученным значением силы.
Магнитное взаимодействие проводников c токами.
Рассмотрим притяжение или отталкивание проводников с токами. Опыты Ампера показали, что магнитные поля, созданные токами I1, I2, протекающими по бесконечно длинным параллельным проводникам, находящимся на расстоянии r друг от друга, приводят к возникновению на каждом отрезке проводников длиной Δ
где k — коэффициент пропорциональности, равный 1 ∙ 10 -7 H∕A2. В единицах СИ k = μ0/ 4π (μ0 — магнитная постоянная).
Hа рисунке 3.28 но правилу правой руки (или правилу буравчика) определено направление вектора индукции магнитных полей, созданных токами Z1 и I2 соответственно.
Рис. 3.28
По правилу левой руки можно установить направление силы Ампера, действующей на проводники с токами. В случае, когда направления токов совпадают, проводники притягиваются друг к другу. Если же направление одного из токов (например, I1) изменить на противоположное, то и направление силы 12 изменится на противоположное. Так как от направления тока I1 зависит направление вектора 1, то и направление силы 21 изменится на противоположное. Таким образом, токи, текущие в противоположных направлениях, будут отталкиваться друг от друга.
Магнитное взаимодействие проводников с токами используется в СИ для определения единицы силы тока — ампера (А).
Ампер — это сила постоянного тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 ∙ 10 -7 H.
Действие магнитного поля на рамку c током.
Определим момент сил, действующий на прямоугольную рамку с током в однородном магнитном поле с индукцией . Стороны рамки имеют размеры а и b, сила тока, текущего в ней, равна I. Вектор индукции магнитного поля составляет с нормалью к рамке угол α (рис. 3.29, а).
Рис. 3.29
На рисунке 3.29, б показан вид сверху на сечение рамки горизонтальной плоскостью.
По правилу левой руки на стороны рамки длиной b действует пара сил 1 и 2, перпендикулярных вектору , которая создаёт момент сил относительно оси, проходящей через середину рамки. Силы, действующие на стороны рамки длиной а, лишь растягивают рамку.
По закону Ампера F1 = F2 = IBb. Плечо каждой из этих сил .
Суммарный момент сил равен
где S = ab — площадь прямоугольной рамки.
При α = 90° момент сил максимален.
Применения закона Ампера.
На практике закон Ампера используют для вычисления сил, действующих на проводники с токами, во многих технических устройствах, в частности в электродвигателях.
Рассмотрим устройство электродвигателя. По обмотке вращающейся части электродвигателя — якоря (ротора) 3 (рис. 3.30) — протекает электрический ток.
Рис. 3.30
Мощные электромагниты создают магнитное поле, которое действует на проводники с током в обмотке якоря и заставляет их двигаться (рис. 3.31).
Рис. 3.31
Якорь изготовляется из стальных пластин, а полюсам электромагнита придаётся специальная форма с тем, чтобы сконцентрировать магнитное поле в местах, где располагается обмотка ротора. Выводы обмотки якоря припаяны к медным коллекторным полукольцам. Коллектор 1 состоит из двух полуколец, к которым прижимаются скользящие по ним контакты — щётки 2. Коллектор изменяет направление тока в обмотке. К щёткам от источника тока подводится напряжение, питающее обмотку ротора. Когда по виткам обмотки проходит ток, на них со стороны магнитного поля действуют силы Ампера, благодаря которым якорь приходит во вращение. Вращательное движение якоря передаётся валу, от него — различным механизмам.
Создание электродвигателей связано с именем Б. С. Якоби. Он сконструировал первый в мире практически пригодный электродвигатель постоянного тока в 1834 г. и применил его для движения судна по реке Неве. В настоящее время электродвигатели устанавливают на электропоездах, троллейбусах, трамваях, лифтах и многих других устройствах. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с тепловыми двигателями. Электродвигатели не загрязняют окружающую среду, так как им не нужен запас топлива. Кроме того, электродвигатели удобны в эксплуатации и надёжны в работе. КПД мощных электрических двигателей может достигать 90%, что невозможно для других типов двигателей.
Электроизмерительные приборы.
Действие магнитного поля на контур с током используется в стрелочных электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы для измерения силы тока и напряжения. Измерительный прибор такой системы устроен следующим образом. На лёгкой (обычно алюминиевой) рамке прямоугольной формы с прикреплённой к ней стрелкой намотана катушка 1, имеющая N витков (рис. 3.32).
Рис. 3.32
Рамка укреплена на двух полуосях. В положении равновесия её удерживают две тонкие спиральные пружины 2. Момент сил упругости Mмех, действующий со стороны пружины и возвращающий катушку в положение равновесия, пропорционален углу φ отклонения стрелки 3 от положения равновесия:
Mмех = ƒφ,
где ƒ — постоянный коэффициент пропорциональности.
Катушку помещают между полюсами постоянного магнита специальной формы 4 (см. рис. 3.32). Внутри катушки расположен цилиндр из мягкого железа 1.
1 Мягкое железо остаётся намагниченным только до тех пор, пока оно подвержено действию магнитной силы.
Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в той области, где находятся витки катушки (рис. 3.33).
Рис. 3.33
В результате при любом положении катушки момент сил, действующий на неё со стороны магнитного поля, максимален и при неизменной силе тока один и тот же. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока момент сил упругости, действующий со стороны пружины, не уравновесит момент сил, действующий на рамку со стороны магнитного поля:
Mмех = ƒφ = NIBS.
Отсюда следует, что измеряемая сила тока прямо пропорциональна углу отклонения стрелки:
Здесь коэффициент постоянная для данного прибора величина.
Прибор можно проградуировать так, чтобы угол поворота определял силу тока в амперах или других единицах. Согласно закону Ома, сила тока в приборе I = U / R. Поэтому прибор можно проградуировать и так, чтобы определённому углу φ отклонения стрелки соответствовало напряжение U на зажимах прибора в вольтах или других единицах. Таким образом, прибор может служить как амперметром, так и вольтметром.
Вопросы:
1. Сформулируйте закон Ампера. Связь между какими физическими величинами устанавливает этот закон?
2. Приведите определение единицы силы тока в СИ.
3. Расскажите об устройстве и принципе действия:
а) электродвигателя;
б) стрелочного электроизмерительного прибора магнитоэлектрической системы.
Вопросы для обсуждения:
1. Какое положение займёт подвижный соленоид относительно магнита (рис. 3.34) при прохождении по соленоиду тока?
Рис. 3.34
Что произойдёт с соленоидом, если изменить направление:
а) тока;
б) линий магнитного поля?
2. Над соленоидом (рис. 3.35) подвешен полосовой магнит.
Рис. 3.35
Что произойдёт с магнитом, если:
а) по соленоиду пропустить постоянный ток;
б) изменить направление тока в соленоиде?
Пример решения задачи
Нa горизонтальных рельсах, находящихся в вертикальном однородном магнитном поле, лежит стальной брусок перпендикулярно рельсам. Расстояние между рельсами равно 15 см. Масса бруска составляет 300 г, коэффициент трения бруска о рельсы равен 0,2. Для того чтобы брусок сдвинулся с места, по нему необходимо пропустить ток. Определите индукцию магнитного поля, если минимальная сила тока, при которой брусок приходит в движение, равна 40 А.
Запишем условие равновесия бруска:
и спроецируем его на оси OX и OY.
Учитывая, что
получим
C учётом числовых данных
Ответ: B = 98 мТл.
Упражнения:
1. Чему равна индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике равна 25 А. Проводник расположен перпендикулярно линиям индукции магнитного поля.
2. C какой силой действует магнитное поле с индукцией 10 мТл на проводник с длиной активной части 0,1 м, сила тока в котором 50 А? Направление тока в проводнике перпендикулярно вектору магнитной индукции.
3. Какая сила действует на проводник длиной 10 см в однородном магнитном поле с индукцией 2,6 Тл, если сила тока в проводнике 12 А, а угол между направлением тока и линиями магнитной индукции составляет: а) 90°; б) 30°?
4. В однородном магнитном ноле, индукция которого равна 2 Тл, вертикально вверх движется прямой проводник массой 2 кг, по которому течёт ток. Через 3 с после начала движения проводник имеет скорость 10 м/с. Определите длину проводника, если сила тока в нём равна 4 А. Вектор индукции магнитного поля образует с осью проводника угол 30°.
5. Нa рисунке 3.37 представлены различные случаи взаимодействия магнитного поля с током. Сформулируйте задачу для каждого из представленных случаев и решите её.
Рис. 3.37
Предыдущая страницаСледующая страница
Проводник длиной 10 см движется параллельно самому себе со скоростью 10 м/с справа до магнитной индукции 10-4Вб/м2. ЭДС Индуцированный в проводнике
Вопрос
Обновлено:25.03.2020
ПУБЛИКАЦИЯ НИКИТЫ-ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ-MCQs
20 видеоРЕКЛАМА
Текст Решение 9000 3
А
10-4В
В
10 −2V
D
10−6V
Ответ
Правильный ответ A
Решение
e=Blv=10−4×0,1×10=10−4V
Ответ
Пошаговое решение, разработанное экспертами, чтобы помочь вам получить отличные оценки на экзаменах.
Ab Padhai каро бина объявления ке
Khareedo DN Pro и дехо сари видео бина киси объявление ки rukaavat ке!
Видео по теме
Проводник длиной 3 м движется перпендикулярно магнитному полю напряженностью 10−4 тесла со скоростью 102 м/с, тогда Э.Д.С. на концах проводника будет
11967914
Провод длиной 0,1 м движется со скоростью 10 м/с перпендикулярно магнитному полю с индукцией Вб/м2. Рассчитать ЭДС индукции.
12012633
Прямой проводник длиной 0,4 м движется со скоростью 7 м/с перпендикулярно магнитному полю напряженностью 0,9Вб/м2. ЭДС индукции поперек проводника будет
16177361
Проводник длиной 5 см движется параллельно самому себе со скоростью 2 м/с, перпендикулярно однородному магнитному полю напряженностью 10-3Вб/м2. ЭДС индукции равна 9(2). генерируемая ЭДС индукции равна
643195412
ЭДС движения | Физика
Цель обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Вычислять ЭДС, силу, магнитное поле и работу, обусловленную движением объекта в магнитном поле.
Как мы видели, любое изменение магнитного потока индуцирует противодействующую этому изменению ЭДС — процесс, известный как индукция. Движение является одной из основных причин индукции. Например, магнит, перемещаемый по направлению к катушке, создает ЭДС, а катушка, перемещаемая по направлению к магниту, создает аналогичную ЭДС. В этом разделе мы сконцентрируемся на движении в магнитном поле, стационарном относительно Земли, производя то, что условно называется ЭДС движения . Одна ситуация, когда возникает ЭДС движения, известна как эффект Холла и уже была исследована. На заряды, движущиеся в магнитном поле, действует магнитная сила F = qvB sin θ , которая перемещает противоположные заряды в противоположных направлениях и создает ЭДС f = Bℓv . Мы видели, что эффект Холла имеет приложения, включая измерения B и v . Теперь мы увидим, что эффект Холла является одним из аспектов более широкого явления индукции, и обнаружим, что ЭДС движения можно использовать в качестве источника энергии. Рассмотрим ситуацию, показанную на рис. 1. Стержень движется со скоростью v вдоль пары проводящих рельсов, отстоящих друг от друга на расстоянии ℓ в однородном магнитном поле B . Рельсы неподвижны относительно B и соединены с неподвижным резистором R . Резистор может быть любым, от лампочки до вольтметра. Рассмотрим область, окруженную движущимся стержнем, рельсами и резистором. B перпендикулярно этой области, и площадь увеличивается по мере движения стержня. Таким образом, магнитный поток, заключенный между рельсами, стержнем и резистором, увеличивается. При изменении потока индуцируется ЭДС в соответствии с законом индукции Фарадея.
Рис. 1. (а) ЭДС движения = B ℓ v индуцируется между рельсами, когда этот стержень движется вправо в однородном магнитном поле. Магнитное поле B направлено внутрь страницы, перпендикулярно движущимся стержню и рельсам и, следовательно, ограниченной ими области. (b) Закон Ленца дает направления индуцированного поля и тока, а также полярность индуцированной ЭДС. Поскольку поток увеличивается, индуцированное поле направлено в противоположном направлении или выходит за пределы страницы. RHR-2 дает показанное направление тока, и полярность стержня будет управлять таким током. RHR-1 также указывает на ту же полярность стержня. (Обратите внимание, что буквенный символ E, используемый в эквивалентной схеме в нижней части части (b), представляет ЭДС.)
Чтобы найти величину ЭДС, индуцированной вдоль движущегося стержня, воспользуемся законом индукции Фарадея без знака:
[латекс]\текст{ЭДС} = \text{N}\frac{\Delta\Phi}{\ Дельта т}\\[/латекс].
Здесь и далее под «ЭДС» подразумевается величина ЭДС. В этом уравнении N = 1 и поток Φ = BA cos θ . У нас есть θ = 0º и cos θ = 1, так как B перпендикулярно A . Теперь Δ Φ = Δ( BA ) = B Δ A , так как B является однородным. Обратите внимание, что площадь, заметаемая стержнем, составляет Δ A = ℓ Δ x . Ввод этих величин в выражение для ЭДС дает
[латекс]\text{ЭДС}=\frac{B\Delta A}{\Delta t}=B\frac{\ell\Delta x}{\Delta t}\ \[/латекс].
Наконец, обратите внимание, что Δ x / Δ t = v , скорость стержня. Ввод этого в последнее выражение показывает, что
ЭДС = Bℓv ( B ,ℓ и v перпендикулярно)
— ЭДС движения. Это то же самое выражение, которое было дано ранее для эффекта Холла.
Установление связей: объединение силСуществует много связей между электрической и магнитной силами. Тот факт, что движущееся электрическое поле создает магнитное поле и, наоборот, движущееся магнитное поле создает электрическое поле, является частью того, почему электрические и магнитные силы теперь считаются разными проявлениями одной и той же силы. Это классическое объединение электрических и магнитных сил в то, что называется электромагнитной силой, является источником вдохновения для современных усилий по объединению других основных сил.
Чтобы найти направление индуцируемого поля, направление тока и полярность индуктируемой ЭДС, мы применяем закон Ленца, как описано в Законе Фарадея об индукции: закон Ленца. (См. рис. 1(b).) Поток увеличивается, так как увеличивается закрытая площадь. Таким образом, индуцированное поле должно противостоять существующему и быть за пределами страницы. Таким образом, RHR-2 требует, чтобы I было направлено против часовой стрелки, что, в свою очередь, означает, что вершина стержня положительна, как показано на рисунке.
ЭДС движения также возникает, если магнитное поле движется, а стержень (или другой объект) неподвижен относительно Земли (или какого-либо наблюдателя). Мы видели пример этого в ситуации, когда движущийся магнит индуцирует ЭДС в неподвижной катушке. Важно относительное движение. В этих наблюдениях проявляется связь между магнитными и электрическими полями. Движущееся магнитное поле создает электрическое поле за счет ЭДС индукции. Мы уже видели, что движущееся электрическое поле создает магнитное поле — движущийся заряд подразумевает движущееся электрическое поле, а движущийся заряд создает магнитное поле.
ЭДС движения в слабом магнитном поле Земли обычно не очень велики, иначе мы заметили бы напряжение вдоль металлических стержней, таких как отвертка, при обычных движениях. Например, простой расчет ЭДС движения стержня длиной 1 м, движущегося со скоростью 3,0 м/с перпендикулярно полю Земли, дает ЭДС = Бℓv = (5,0 × 10 −5 Тл)(1,0 м)(3,0 м /с) = 150 мкВ. Это небольшое значение соответствует опыту. Однако есть эффектное исключение. В 1992 и 1996 годах с помощью космического корабля «Шаттл» были предприняты попытки создать большие ЭДС движения. Привязанный спутник должен был быть выпущен по проводу длиной 20 км, как показано на рисунке 2, для создания ЭДС 5 кВ за счет движения с орбитальной скоростью через поле Земли. Эту ЭДС можно было бы использовать для преобразования части кинетической и потенциальной энергии шаттла в электрическую энергию, если бы удалось создать полную цепь. Чтобы завершить цепь, неподвижная ионосфера должна была обеспечить обратный путь для протекания тока. (Ионосфера — это разреженная и частично ионизированная атмосфера на орбитальных высотах. Она проводит из-за ионизации. Ионосфера выполняет ту же функцию, что и стационарные рельсы и соединительный резистор на рисунке 1, без которых не было бы полной цепи.) на ток в кабеле за счет магнитной силы F = IℓB sin θ выполняет работу, которая уменьшает кинетическую и потенциальную энергию шаттла и позволяет преобразовать ее в электрическую энергию. Оба испытания оказались неудачными. В первом кабель болтался и его можно было протянуть только на пару сотен метров; во втором трос оборвался при почти полном вытягивании. Следующий пример указывает на принципиальную осуществимость.
Пример 1. Расчет большой ЭДС движения объекта на орбите
Рис. 2. ЭДС движения как преобразование электроэнергии для космического челнока является мотивацией для эксперимента с привязанным спутником. Было предсказано, что ЭДС 5 кВ будет индуцироваться в тросе длиной 20 км при движении с орбитальной скоростью в магнитном поле Земли. {3}\text{ V}\end{массив}\\[/latex].
ОбсуждениеПолученное значение превышает измеренное напряжение 5 кВ для эксперимента с челноком, поскольку фактическое орбитальное движение троса не перпендикулярно полю Земли. Значение 7,80 кВ — это максимальная ЭДС, полученная при 90 120 θ = 90º и sin θ = 1.
- ЭДС, индуцированная движением относительно магнитного поля B , называется ЭДС движения 122 и дается
ЭДС = Bℓv ( B ,ℓ, и против перпендикулярно)
, где ℓ — длина объекта, движущегося со скоростью v относительно поля.
Концептуальные вопросы
- Почему часть цепи должна двигаться относительно других частей, чтобы иметь полезную ЭДС движения? Рассмотрим, например, что рельсы на рисунке 1 неподвижны относительно магнитного поля, а стержень движется.
- Мощную индукционную пушку можно сделать, поместив металлический цилиндр внутрь катушки соленоида. Цилиндр принудительно выталкивается при быстром включении соленоидного тока. Используйте законы Фарадея и Ленца, чтобы объяснить, как это работает. Почему цилиндр может стать активным/горячим при выстреле из пушки?
- Индукционная плита нагревает кастрюлю с катушкой переменного тока, расположенной под кастрюлей (и без горячей поверхности). Может ли поверхность печи быть проводником? Почему не работает катушка с постоянным током?
- Объясните, как можно оттаять замерзшую водопроводную трубу, обернув вокруг нее катушку с переменным током. Имеет ли значение, является ли труба проводником? Объяснять.
Задачи и упражнения
1. Используйте закон Фарадея, закон Ленца и RHR-1, чтобы показать, что магнитная сила, действующая на ток в движущемся стержне на рисунке 1, направлена в направлении, противоположном его скорости.
2. Если в спутниковом тросе, показанном на рис. 2, течет ток, используйте закон Фарадея, закон Ленца и RHR-1, чтобы показать, что на трос действует магнитная сила в направлении, противоположном его скорости.
3. (a) Реактивный самолет с размахом крыла 75,0 м летит со скоростью 280 м/с. Какая ЭДС индуцируется между законцовками крыльев, если вертикальная составляющая поля Земли равна 3,00 × 10 −5 Тл? б) Может ли ЭДС такой величины иметь какие-либо последствия? Объяснять.
4. (a) Отвертка из цветного металла используется в магнитном поле 2,00 Тл. Какая максимальная ЭДС может быть наведена на его длине 12,0 см при движении со скоростью 6,00 м/с? (б) Вероятно ли, что эта ЭДС будет иметь какие-либо последствия или даже будет замечена?
5. С какой скоростью должен двигаться скользящий стержень на рисунке 1, чтобы создать ЭДС 1,00 В в поле 1,50 Тл, если длина стержня составляет 30,0 см?
6. Стержень длиной 12,0 см на рисунке 1 движется со скоростью 4,00 м/с. Какова напряженность магнитного поля, если индуцируется ЭДС 95,0 В?
7. Докажите, что когда B , ℓ и v не взаимно перпендикулярны, ЭДС движения определяется выражением ЭДС = Bℓv sin θ . Если v перпендикулярно B , тогда θ является углом между ℓ и B . Если ℓ перпендикулярно B , то θ является углом между v и B .
8. Во время полета космического корабля «Шаттл» в августе 1992 года можно было выпустить только 250 м троса, рассмотренного в примере 1 (выше). ЭДС движения 40,0 В генерировалась в поле Земли 5,00 × 10 −5 Тл при движении со скоростью 7,80 × 10 3 м/с. Каков угол между скоростью шаттла и полем Земли, если предположить, что проводник перпендикулярен полю?
9. Интегрированные понятия Выведите выражение для тока в системе, подобной показанной на рис. 1, при следующих условиях. Сопротивление между рельсами Р , рельсы и подвижный стержень одинаковы по поперечному сечению А и имеют одинаковое удельное сопротивление ρ . Расстояние между рельсами равно l, и стержень движется с постоянной скоростью v перпендикулярно однородному полю B . В нулевой момент времени подвижный стержень находится рядом с сопротивлением Р .
10. Интегрированные концепции Привязной спутник на рис. 2 имеет массу 525 кг и находится на конце троса длиной 20,0 км и диаметром 2,50 мм с прочностью на растяжение стали. а) На сколько растянется трос, если к спутнику приложить силу 100 Н? (Предположим, что спутник и шаттл находятся на одной высоте над Землей.) (b) Какова эффективная силовая постоянная троса? в) Сколько энергии запасается в нем при растяжении силой 100 Н?
11. Интегрированные концепции Привязанный спутник, обсуждаемый в этом модуле, вырабатывает 5,00 кВ и течет ток 10,0 А. а) Какую силу магнитного сопротивления это создает, если система движется со скоростью 7,80 км/с? б) Сколько кинетической энергии отводится от системы за 1,00 ч, если пренебречь изменением высоты или скорости за это время? в) Как изменится скорость, если масса системы равна 100 000 кг? (d) Обсудите долгосрочные последствия (скажем, недельный полет) на орбите космического корабля «Шаттл», отметив, какое влияние оказывает снижение скорости, и оценив величину этого эффекта.
Leave A Comment