Материал: 2073

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

27. Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля имеет вид:

 

 

 

B

 

Edl

 

 

dS;

 

L

 

S t

 

Hdl

L

 

 

D

 

 

 

 

j

 

dS;

DdS dV;

BdS 0.

 

 

 

 

 

 

S

V

S

S

 

t

 

С

 

 

 

 

 

 

 

ледующая система уравнений:

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

D

 

 

Edl

 

 

 

dS;

 

Hdl

 

j

 

dS;

DdS 0;

BdS 0

L

S t

 

 

L

 

 

 

 

S

S

 

 

S

 

t

справедл ва для переменного электромагнитного поля …

при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты ответа:

 

а) в отсутств е заряженных тел;

 

 

 

 

б) в отсутств е токов проводимости;

 

 

в)

 

 

бА

 

нал ч

заряженных тел и токов проводимости;

 

г) в отсутств е заряженных тел и токов проводимости.

 

28. Ионы,

 

меющ е одинаковые удельные заряды, влетают в

однородное магнитное поле. Их траектории

 

приведены на рисунке. Наименьшую скорость имеет

 

ион, движущийся по траектории …

 

 

 

 

 

 

 

Варианты ответа:

 

 

 

 

 

 

 

а) 1;

б) 2;

 

Д

 

 

 

 

 

 

в) 3.

 

 

29. За время ∆t=0,5 c на концах катушки наводится ЭДС

самоиндукции s=25 В. Если при этом сила тока в цепи изменилась

от I1=10 A до I2=5 A, то индуктивность катушки равна …

 

Варианты ответа:

И

 

 

 

а) 25 Гн;

б) 0,25 Гн;

в) 2,5 Гн;

г) 0,025 Гн.

30. Уравнение Максвелла, описывающее отсутствие в природе

магнитных зарядов, имеет вид …

 

 

 

 

Варианты ответа:

 

 

а) Edl 0;

б) EdS 0;

в) Bdl 0;

г) BdS 0.

L

S

L

 

S

81

31. Ионы,

имеющие одинаковые скорости, но разные удельные

 

 

заряды, влетают в однородное магнитное поле. Их

 

 

траектории приведены на рисунке. Величина

 

 

наименьшего

 

удельного

 

заряда

соответствует

 

 

траектории …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты ответа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) 1;

 

б) 2;

в) 3.

 

32. Полная

с стема уравнений Максвелла

 

для

электромагнитного

уравнений

 

 

 

 

 

 

поля имеет в д:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

СB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ed

 

dS;

Hd

j

 

 

dS;

DdS dV;

BdS 0.

L

S t

L

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

V

 

S

 

S

 

 

t

 

 

 

 

 

 

бА

 

ледующая с стема

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

Ed

0;

Hd

0;

DdS

 

 

dV; BdS

 

 

0

 

 

L

 

L

 

S

 

V

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

справедл ва для ….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты ответа:

 

 

 

 

а) переменного электромагнитного поля в отсутствие токов

проводимости;

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

б) стационарного электрического поля в отсутствие токов

проводимости;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) стационарного электрического поля в отсутствие заряженных тел;

г) стационарного электромагнитного поля в отсутствие токов

проводимости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33. В двух бесконечно длинных параллельных проводниках силы тока равны по 2,5 А. Токи имеют одинаковое направление. Вычислить магнитную индукцию поля в точке, которая расположена на расстоянии 40 см от одного проводника и 30 см от другого. Расстояние между ними 50 см.

Варианты ответа:

34. Электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 500 В, попал в вакууме в однородное магнитное поле и движется по окружности радиусом 10 см. Определить модуль магнитной

82

индукции, если скорость электрона перпендикулярна силовым линиям поля.

С

Варианты ответа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35.

Два параллельных проводника с одинаковыми по силе токами

находятся на расстоянии 8,7 см друг от друга и притягиваются с

силой 2,5∙10-2 Н. Определить силу тока в проводниках, если длина

каждого

з н х 320 см, а токи направлены в одну сторону.

 

соленодиаметромда?

 

 

 

 

 

 

 

 

36.

 

 

 

Варианты ответа:

 

 

 

 

 

 

 

олено д без сердечника с однослойной обмоткой из проволоки

 

 

0,4 м меет длину 0,5 м и поперечное сечение 60 см2. За

 

 

бА

 

какое время при напряжении 10 В и силе тока 1,5 А в обмотке

выдел тся

кол чество

теплоты, равное энергии поля

внутри

 

 

 

 

Варианты ответа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Примеры решения тестовых задач [3, 7]

 

 

 

 

 

 

Д

1. На рисунке изображены сечения двух параллельных

прямолинейных длинных

проводников

с

 

 

 

 

 

 

 

одинаково направленными токами, причем

 

 

 

 

 

 

 

I1

> I2.

Индукция B

результирующего

И

магнитного поля равна нулю в некоторой

точке интервала …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Линии

магнитной

индукции

прямолинейных

длинных

проводников с токами I1 и I2 представляют собой концентрические окружности, плоскости которых перпендикулярны проводникам, а центры лежат на их осях. Направление этих линий определяют правилом правого винта: направление вращения винта даёт направление силовой линии магнитной индукции, если поступательное движение винта соответствует направлению тока в проводнике. Направление векторов магнитной индукции B1 и B2 в некоторых точках интервалов a, b, c, d совпадают с касательными

83

линий магнитной индукции в этих точках поля. Индукция B результирующего поля определяется по принципу суперпозиции B B1 B2 и равна нулю, если векторы B1 и B2 противоположно направлены и равны по модулю B1 B2. Это может быть только в интервалах b и c. Поскольку магнитная индукция прямолинейного

длинного проводника с током вычисляется по формуле B

0I

,

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0I1

 

0I2

 

 

 

2 r

 

модули векторов

B

B

равны

 

при силе токов

в

 

 

 

 

1

2

 

 

2 r1

 

2 r2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

проводн ках I1> I2, если расстояния от проводников до точки r1<r2.

С

 

 

 

B

результирующего поля равна нулю в

ледовательно,

 

 

 

некоторой точке нтервала c.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ндукция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Сила тока в

проводящем круговом контуре индуктивностью

I

100 мГн

зменяется с течением

времени по закону

I (2 0,3t) (в

единицах СИ). Абсолютная величина

 

ЭДС самоиндукции равна

; при этом индукционный

ток направлен …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭДС

бАсамоиндукции, возникающая в контуре при изменении в

нём силы

тока I,

 

определяется по формуле:

s L

dI

, где L

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

индуктивность контура. Знак минус в формуле находится в

соответствии с правилом Ленца: индукционный ток направлен так,

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

что противодействует изменению тока в цепи: замедляет его

возрастание или убывание. Таким образом, Э С самоиндукции равна

 

si L

dI

L

d

(2 0,3t) 0,1 0,3 0,03 В.

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абсолютная величина ЭДС самоиндукции равна 0,03 В. 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).

Ответ: 0,03 В; против часовой стрелки.

84

3. На рисунке дана квадратичная зависимость от времени магнитного

потока, пронизывающего проводящий контур.

 

 

Ф

 

 

 

 

 

 

При этом зависимости модуля ЭДС индукции,

 

 

 

 

 

 

 

 

возникающей в контуре,

 

от времени соответствует

 

 

 

 

 

 

 

 

график …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

i

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

i

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

иdt

 

 

 

 

t

0

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

t

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бА

 

 

индукции

 

 

 

огласно закону Фарадея

для

электромагнитной

 

i

 

dФ

.

 

Про зводная

 

от квадратичной

 

функции даст

линейную

зависимость. Поэтому верная зависимость модуля ЭДС индукции от

времени

 

меет в д, представленный графиком 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Два соленоида с одинаковым числом плотно намотанным витков

отличаются

геометрическими

 

размерами

их

цилиндрических

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

каркасов. Если для второго соленоида все геометрические размеры в

два раза меньше, а магнитную проницаемость сердечника соленоидов

принять равной единицы, то отношение индуктивностей L1/L2

первого

и второго соленоидов равно …

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индуктивность

L1

 

однослойной

длинной

 

катушки-соленоида

длины l и диаметра

d

 

(l>> d), имеющего N плотно намотанных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N2S

 

 

 

 

N

2 d

1

2

 

 

витков,

определяется выражением L

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

,

где

 

 

 

 

 

 

 

4l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

0

 

 

l

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

– магнитная проницаемость

сердечника;

0=4 10-7

Гн/м

–

магнитная постоянная; S= d 2/4 – площадь поперечного сечения соленоида. При уменьшении геометрических размеров (длина и диаметр) в два раза без изменения числа витков получим

85

Источник: https://studfile.net/preview/16408130/