نمونه هایی از وظایف در سطوح مختلف دشواری. یک میدان مغناطیسی

مثال . ذره ای به جرم m، حامل بار q، به یک میدان مغناطیسی یکنواخت عمود بر خطوط بردار پرواز می کند. که در(شکل 10). شعاع دایره، دوره و فرکانس دایره ای ذره باردار را تعیین کنید.

راه حل . جزء مغناطیسی نیروی لورنتس مسیر ذره را خم می کند، اما آن را از صفحه عمود بر میدان خارج نمی کند. قدر مطلق سرعت تغییر نمی کند، نیرو ثابت می ماند، بنابراین ذره در یک دایره حرکت می کند. معادل سازی مولفه مغناطیسی نیروی لورنتس با نیروی گریز از مرکز

برای شعاع ذره برابری را بدست می آوریم

دوره مداری ذرات

. (3.3.3)

فرکانس دایره ای ω دور ذره، یعنی تعداد دور در 2π ثانیه،

(3.3.3 ΄).

پاسخ : R = mv/(qB); ω = qB/ m; برای نوع خاصی از ذره، دوره و فرکانس فقط به القای میدان مغناطیسی بستگی دارد.

حرکت ذره ای را در نظر بگیرید که در یک زاویه حرکت می کند< 90° к направлению линий вектора که در(شکل 11). اجازه دهید گام چرخش مارپیچی h را تعیین کنیم. سرعت vدارای دو جزء است که یکی از آنها v çç = v cosβ موازی است که در، دیگری v ^ = v sin β - عمود بر خطوط القای مغناطیسی که در.

وقتی یک ذره در امتداد خطوط حرکت می کند که درمولفه مغناطیسی نیرو صفر است، بنابراین ذره به طور یکنواخت در طول میدان با سرعت حرکت می کند

v çç = v cosβ.

زمین مارپیچ

h = v çç T = v T cosβ.

با جایگزینی عبارت T از فرمول (1.3.3)، به دست می آوریم:

(3.3.4)

هر عنصر رسانا با شناسه جریان ل نیروی آمپر در یک میدان مغناطیسی عمل می کند.

یا به شکل اسکالر

dF = I dl B sinα، (3.3.5)

که در آن α زاویه بین عنصر رسانا و القای مغناطیسی است.

برای رسانایی با طول محدود لازم است انتگرال گرفته شود:

اف= من 🔻 . (3.3.6)

جهت نیروی آمپر، مانند نیروی لورنتس (به بالا مراجعه کنید)، با قانون سمت چپ تعیین می شود. اما با در نظر گرفتن این واقعیت که چهار انگشت در اینجا در امتداد جریان هدایت می شوند.

مثال . یک رسانا به شکل semiring با شعاع R = 5 سانتی متر (شکل 12) در یک میدان مغناطیسی یکنواخت قرار می گیرد که خطوط نیروی آن به دور از ما هدایت می شوند (به وسیله صلیب ها به تصویر کشیده می شوند). اگر جریان عبوری از هادی I = 2 A و القای میدان مغناطیسی B = 1 µT باشد، نیروی وارد بر هادی را بیابید.

راه حل . اجازه دهید از فرمول (3.3.6) استفاده کنیم، با در نظر گرفتن اینکه در زیر انتگرال یک محصول برداری، و بنابراین، در نهایت، یک کمیت برداری وجود دارد. یافتن مجموع بردارها با طرح بردارها - شرایط در محور مختصات و اضافه کردن پیش بینی آنها راحت است. بنابراین، با حل مسئله به صورت اسکالر، انتگرال را می توان به صورت مجموع انتگرال ها نشان داد:

F = ∫ dF i، F = ∫ dF x + ∫ dF y.

با استفاده از قانون سمت چپ، بردارهای نیرو d را پیدا می کنیم اف، بر روی هر عنصر هادی عمل می کند (شکل 12).

انتگرال اول در سمت راست برابر با صفر است، زیرا مجموع پیش بینی ها d افبرابر با صفر است، مانند شکل زیر: به دلیل تقارن تصویر، هر طرح مثبت مطابق با یک منفی با همان قدر است. سپس نیروی مورد نیاز فقط با انتگرال دوم برابر است

F = ∫ dF y = ∫ dF cosβ،

که β زاویه بین بردارهای d است افو محور OU، و عنصر طول هادی را می توان به صورت dl = R cos β نشان داد. از آنجایی که زاویه از محور OU به سمت چپ و راست اندازه گیری می شود، حدود ادغام مقادیر 90 0 و 90 0 خواهد بود. با جایگزینی dl به dF و حل انتگرال دوم، به دست می آوریم

F=

محاسبه عددی به دست می آید: F = 2 2 A 10 -6 T 0.05 m = 2 10 -7 N.

پاسخ: F = 2 10 -7 N.

قانون آمپر بیانی برای نیرویی که دو با آن برهم کنش دارند می دهد بی نهایت طولانی موازی با یکدیگر هادی با جریان ، در فاصله b از یکدیگر قرار دارند:

(3.3.7)

می توان نشان داد که هادی هایی با جریان هایی که در یک جهت جریان دارند در صورت مخالف جهت جریان ها جذب و دفع می شوند.

روی قاب ( جریان) نیروها بر جریان میدان مغناطیسی وارد می شوند. کسانی که تلاش می کنند آن را به این سمت برگردانند. به طوری که لحظه مغناطیسی آرمتر از قاب با جهت القای مغناطیسی منطبق است. در این مورد، گشتاور معمل بر مداری به مساحت S با جریان I برابر است

M = I S B sinα, (3.3.8)

که α زاویه بین القای مغناطیسی و نرمال به قاب است. به صورت برداری

م = [ پمتر، ب].

موقعیتی که در آن زاویه α = 0 0 . تماس گرفت تعادل پایدارو موقعیت با α = 180 0 - تعادل ناپایدار

کار ابتدایی میدان مغناطیسی هنگامی که قاب از طریق زاویه α می چرخد

انتخاب 1

A1. چه چیزی برهمکنش دو هادی موازی با جریان مستقیم را توضیح می دهد؟

1. تعامل بارهای الکتریکی؛
2. اثر میدان الکتریکی یک هادی با جریان بر جریان در هادی دیگر؛
3. اثر میدان مغناطیسی یک هادی بر جریان در هادی دیگر.

A2. کدام ذره تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرد؟

1. روی یک شارژر متحرک؛
2. به یک بدون شارژ متحرک؛
3. به یک شارژ ثابت؛
4. به یک بدون شارژ در حالت استراحت.

A4. هادی مستقیم به طول 10 سانتی متر در میدان مغناطیسی یکنواخت با القای 4 تسلا قرار دارد و در زاویه 30 قرار دارد. 0 به بردار القای مغناطیسی. اگر جریان در هادی 3 A باشد، نیروی وارد بر هادی از میدان مغناطیسی چقدر است؟

1. 1.2 N; 2) 0.6 N; 3) 2.4 N.

A6. القای الکترومغناطیسی:

1. پدیده ای که تأثیر میدان مغناطیسی را بر بار متحرک مشخص می کند.
2. پدیده وقوع جریان الکتریکی در یک حلقه بسته هنگام تغییر شار مغناطیسی؛
3. پدیده ای که اثر یک میدان مغناطیسی را بر یک هادی حامل جریان مشخص می کند.

A7. بچه ها روی تاب تاب می زنند. این چه نوع لرزشی است؟

1. آزاد 2. اجباری 3. خود نوسانی

A8. جسمی به جرم m روی رشته ای به طول l با دوره T در نوسان است. دوره نوسان جسمی به جرم m/2 روی رشته ای به طول l/2 چقدر خواهد بود؟

1. ½ T 2. T 3. 4 T 4. ¼ T

A9. سرعت صوت در آب 1470 متر بر ثانیه است. طول موج صوتی با دوره نوسان 0.01 ثانیه چقدر است؟

1. 147 کیلومتر 2. 1.47 سانتی متر 3. 14.7 متر 4. 0.147 متر

A10 . تعداد نوسانات در 2πs چیست؟

1. فرکانس 2. دوره 3. فاز 4. فرکانس چرخه ای

A11. پسر 10 ثانیه پس از شلیک اسلحه صدای اکو را شنید. سرعت صوت در هوا 340 متر بر ثانیه است. مانع از پسر چقدر فاصله دارد؟

A12. دوره نوسانات الکترومغناطیسی آزاد را در صورتی که مدار نوسانی دارای یک سیم پیچ با اندوکتانس 1 μH و خازن با ظرفیت 36 pF باشد، تعیین کنید.

1. 40s 2. 3*10 -18 s 3. 3.768*10 -8 s 4. 37.68*10 -18 s

A13. ساده ترین سیستم نوسانی که حاوی خازن و سلف است ...

1. سیستم خود نوسانی 2. سیستم نوسانی

3. مدار نوسانی 4. نصب نوسانی

A14. چگونه و چرا مقاومت الکتریکی نیمه هادی ها با افزایش دما تغییر می کند؟

1. به دلیل افزایش سرعت حرکت الکترون کاهش می یابد.

2. به دلیل افزایش دامنه ارتعاشات یون های مثبت شبکه کریستالی افزایش می یابد.

3. به دلیل افزایش غلظت حامل های بار الکتریکی آزاد کاهش می یابد.

4. به دلیل افزایش غلظت حامل های بار الکتریکی آزاد افزایش می یابد.

در 1.

در 2. ذره با جرم m ، حامل شارژ qب شعاع محیطی R با سرعت v . با افزایش سرعت ذره چه اتفاقی برای شعاع مداری، دوره مداری و انرژی جنبشی آن می افتد؟

C1. در یک سیم پیچ با اندوکتانس 0.4 H، یک emf خود القایی 20 ولت به وجود آمد. تغییر قدرت جریان و انرژی میدان مغناطیسی سیم پیچ را اگر این اتفاق در 0.2 ثانیه رخ داده باشد، محاسبه کنید.

گزینه 2

A1. چرخش یک سوزن مغناطیسی در نزدیکی یک هادی حامل جریان با این واقعیت توضیح داده می شود که تحت تأثیر موارد زیر است:

1. میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط بارهایی که در یک هادی حرکت می کنند.
2. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط بارهای هادی؛
3. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط بارهای متحرک یک رسانا

A2.

1. فقط میدان الکتریکی؛
2. فقط میدان مغناطیسی

A4. یک هادی مستقیم به طول 5 سانتی متر در میدان مغناطیسی یکنواخت با القای 5 T و در زاویه 30 قرار دارد. 0 به بردار القای مغناطیسی. اگر جریان در هادی 2 A باشد، نیروی وارد بر هادی از میدان مغناطیسی چقدر است؟

1. 0.25 نیوتن؛ 2) 0.5 نیوتن؛ 3) 1.5 نیوتن.

A6. نیروی لورنتس عمل می کند

1. به یک ذره بدون بار در میدان مغناطیسی؛
2. به یک ذره باردار در حال سکون در میدان مغناطیسی؛
3. روی یک ذره باردار که در امتداد خطوط میدان القای مغناطیسی حرکت می کند.

A7. برای یک قاب مربع با مساحت 2 متر 2 در جریان 2 A، حداکثر گشتاور 4 N∙m است. القای میدان مغناطیسی در فضای مورد مطالعه چیست؟

1. Tl; 2) 2 T; 3) 3T.

A8. وقتی یک آونگ در ساعت می چرخد ​​چه نوع نوسانی مشاهده می شود؟

1. آزاد 2. اجباری

A9. سرعت صوت در هوا 330 متر بر ثانیه است. فرکانس ارتعاشات صوت اگر طول موج 33 سانتی متر باشد چقدر است؟

1. 1000 هرتز 2. 100 هرتز 3. 10 هرتز 4. 10000 هرتز 5. 0.1 هرتز

A10 دوره نوسانات الکترومغناطیسی آزاد را در صورتی تعیین کنید که مدار نوسانی دارای خازن با ظرفیت 1 μF و سیم پیچ القایی 36 H باشد.

1. 4*10 -8 s 2. 4*10 -18 s 3. 3.768*10 -8 s 4. 37.68*10 -3 s

A11 . فرکانس امواج ساطع شده توسط یک سیستم حاوی یک سیم پیچ با اندوکتانس 9H و یک خازن با ظرفیت الکتریکی 4F را تعیین کنید.

1. 72πHz 2. 12πHz 3. 36Hz 4. 6Hz 5. 1/12πHz

A12. کدام ویژگی یک موج نوری رنگ آن را تعیین می کند؟

1. بر حسب طول موج 2. بر حسب فرکانس

3. توسط فاز 4. با دامنه

A13. نوسانات بدون میرا که به دلیل یک منبع انرژی در داخل سیستم رخ می دهد، نامیده می شود.

1. آزاد 2. اجباری

3. خود نوسانات 4. ارتعاشات الاستیک

A14. آب خالص یک دی الکتریک است. چرا محلول آبی NaCl یک رسانا است؟

1. نمک موجود در آب به یون های باردار Na تجزیه می شود+ و Cl - .

2. پس از حل شدن نمک، مولکول های NaCl بار را انتقال می دهند

3. در محلول، الکترون ها از مولکول NaCl حذف می شوند و بار را منتقل می کنند.

4. مولکول های آب هنگام تعامل با نمک، به یون های هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شوند.

در 1. برقراری ارتباط بین فیزیکی

در یک میدان مغناطیسی یکنواخت با القا حرکت می کندب شعاع محیطی R با سرعت v. با افزایش بار ذره چه اتفاقی برای شعاع مداری، دوره مداری و انرژی جنبشی ذره می افتد؟

برای هر موقعیت در ستون اول، موقعیت مربوطه را در ستون دوم انتخاب کنید و اعداد انتخاب شده را در جدول زیر حروف مربوطه یادداشت کنید.

C1. رسانای مسی با سطح مقطع 0.85 میلی متر در چه زاویه ای نسبت به خطوط میدان مغناطیسی با القای 0.5 تسلا باید حرکت کند؟ 2 و مقاومت 0.04 اهم، به طوری که در سرعت 0.5 m/s یک emf القایی معادل 0.35 ولت در انتهای آن برانگیخته می شود؟ (مقاومت مس ρ= 0.017 اهم∙mm 2/m)

گزینه 3

A1. میدان های مغناطیسی ایجاد می شود:

1. بارهای الکتریکی ثابت و متحرک؛
2. بارهای الکتریکی ثابت؛
3. بارهای الکتریکی متحرک

A2. میدان مغناطیسی بر:

1. فقط در بارهای الکتریکی ثابت؛
2. فقط در بارهای الکتریکی متحرک؛
3. هر دو بار الکتریکی متحرک و ثابت.

A4. چه نیرویی از یک میدان مغناطیسی یکنواخت با القای 30 mT بر روی یک هادی مستقیم به طول 50 سانتی متر که در میدان قرار دارد و دارای جریان 12 A است، وارد می شود؟ سیم با جهت بردار القای میدان مغناطیسی یک زاویه قائمه تشکیل می دهد.

1. 18 N; 2) 1.8 N; 3) 0.18 نیوتن؛ 4) 0.018 N.

A6. چهار انگشت کشیده دست چپ هنگام تعیین چه چیزی را نشان می دهد

نیروهای آمپر

1. جهت نیروی القایی میدان؛
2. جهت جریان؛
3. جهت نیروی آمپر

A7. یک میدان مغناطیسی با القای 10 mT بر روی رسانایی که جریان آن 50 A با نیروی 50 mN است، عمل می کند. اگر خطوط القایی میدان و جریان بر یکدیگر عمود باشند، طول هادی را بیابید.

1. 1 متر 2) 0.1 متر؛ 3) 0.01 متر؛ 4) 0.001 متر.

A8. لوستر پس از یک فشار تاب می خورد. این چه نوع لرزشی است؟

1. آزاد 2 اجباری 3. خود نوسانی 4. نوسانات الاستیک

A9 جسمی به جرم m روی رشته ای به طول l با دوره T در نوسان است. دوره نوسان جسمی به جرم 2 متر روی رشته ای به طول 2l چقدر خواهد بود؟

1. ½ T 2. 2T 3. 4T 4. ¼ T 5. T

A10 . سرعت صوت در هوا 330 متر بر ثانیه است. طول موج نور در فرکانس نوسان 100 هرتز چقدر است؟

1. 33 کیلومتر 2. 33 سانتی متر 3. 3.3 متر 4. 0.3 متر

A11. فرکانس رزونانس ν چقدر است 0 در مدار یک سیم پیچ با اندوکتانس 4H و یک خازن با ظرفیت الکتریکی 9F؟

1. 72πHz 2. 12πHz 3. 1/12πHz 4.6Hz

A12 . پسر 5 ثانیه پس از رعد و برق صدای رعد را شنید. سرعت صوت در هوا 340 متر بر ثانیه است. رعد و برق در چه فاصله ای از پسر بود؟

A. 1700 m B. 850 m C. 136 m D. 68 m

A13. دوره نوسانات الکترومغناطیسی آزاد را در صورتی که مدار نوسانی دارای یک سیم پیچ با اندوکتانس 4 μH و خازن با ظرفیت 9 pF باشد، تعیین کنید.

A14. مواد نیمه هادی با ناخالصی های دهنده چه نوع رسانایی دارند؟

1. عمدتا الکترونیکی. 2. عمدتا از نوع سوراخ.

3. به همان اندازه الکترونیکی و سوراخ. 4. یونی.

در 1. برقراری ارتباط بین فیزیکیکمیت ها و واحدهای اندازه گیری

در 2. ذره ای با جرم m حامل بار q ، در یک میدان مغناطیسی یکنواخت با القا حرکت می کندب شعاع محیطی R با سرعت v. با افزایش القای میدان مغناطیسی، شعاع مداری، دوره مداری و انرژی جنبشی ذره چه می‌شود؟

برای هر موقعیت در ستون اول، موقعیت مربوطه را در ستون دوم انتخاب کنید و اعداد انتخاب شده را در جدول زیر حروف مربوطه یادداشت کنید.

C1. در یک سیم پیچ متشکل از 75 دور، شار مغناطیسی 4.8 ∙10 است.-3 Vb. چقدر طول می کشد تا این شار ناپدید شود تا یک emf القایی متوسط ​​0.74 ولت در سیم پیچ ایجاد شود؟

گزینه 4

A1. چه چیزی در آزمایش ارستد مشاهده شده است؟

1. یک هادی حامل جریان بر روی بارهای الکتریکی عمل می کند.
2. سوزن مغناطیسی نزدیک هادی حامل جریان می چرخد.
3. سوزن مغناطیسی یک هادی باردار را می چرخاند

A2. بار الکتریکی متحرک ایجاد می کند:

1. فقط میدان الکتریکی؛
2. هم میدان الکتریکی و هم میدان مغناطیسی؛
3. فقط میدان مغناطیسی

A4. در میدان مغناطیسی یکنواخت با القای 0.82 تسلا، رسانایی به طول 1.28 متر عمود بر خطوط القای مغناطیسی قرار دارد، نیروی وارد بر هادی را در صورتی که شدت جریان در آن 18 A باشد، تعیین کنید.

1) 18.89 نیوتن؛ 2) 188.9 N; 3) 1.899N; 4) 0.1889 N.

A6. جریان القایی در هر مدار رسانای بسته رخ می دهد اگر:

1. مدار در یک میدان مغناطیسی یکنواخت است.
2. مدار در یک میدان مغناطیسی یکنواخت به جلو حرکت می کند.
3. شار مغناطیسی عبوری از مدار تغییر می کند.

A7. یک هادی مستقیم به طول 0.5 متر که عمود بر خطوط میدان با القایی 0.02 T قرار دارد، با نیروی 0.15 نیوتن وارد می شود. قدرت جریانی را که از هادی عبور می کند را پیدا کنید.

1) 0.15 A; 2) 1.5 A; 3) 15 A; 4) 150 A.

A8 . هنگامی که بار معلق روی یک نخ از وضعیت تعادل خود منحرف می شود، چه نوع نوساناتی مشاهده می شود؟

1. آزاد 2. اجباری

3. خود نوسانات 4. ارتعاشات الاستیک

A9. فرکانس امواج ساطع شده توسط سیستم را در صورتی که دارای سیم پیچ با اندوکتانس 9 H و خازن با ظرفیت الکتریکی 4 فارنهایت باشد، تعیین کنید.

1. 72πHz 2.12πHz

3.6 هرتز 4.1/12πHz

A10. تعیین کنید که برای تنظیم مدار نوسانی حاوی یک سلف 4 μH و یک خازن 9 Pf به چه فرکانسی نیاز دارید.

1. 4*10 -8 s 2. 3*10 -18 s 3. 3.768*10 -8 s 4. 37.68*10 -18 s

A11. دوره نوسانات طبیعی مدار را در صورت تنظیم روی فرکانس 500 کیلوهرتز تعیین کنید.

1. 1μs 2. 1ks 3. 2μs 4. 2ks

A12. پسر 2.5 ثانیه پس از رعد و برق صدای رعد را شنید. سرعت صوت در هوا 340 متر بر ثانیه است. رعد و برق در چه فاصله ای از پسر بود؟

1. 1700 متر 2. 850 متر 3. 136 متر 4. 68 متر

A13. تعداد نوسانات در واحد زمان را ...

1. فرکانس 2. دوره 3. فاز 4. فرکانس چرخه ای

A14. چگونه و چرا مقاومت الکتریکی فلزات با افزایش دما تغییر می کند؟

1. به دلیل افزایش سرعت حرکت الکترون افزایش می یابد.

2. به دلیل افزایش سرعت حرکت الکترون کاهش می یابد.

3. به دلیل افزایش دامنه ارتعاشات یون های مثبت شبکه کریستالی افزایش می یابد.

4. به دلیل افزایش دامنه ارتعاشات یون های مثبت شبکه کریستالی کاهش می یابد.

در 1. برقراری ارتباط بین فیزیکیکمیت ها و فرمول هایی که این مقادیر را تعیین می کنند

در 2. ذره ای با جرم m حامل بار q ، در یک میدان مغناطیسی یکنواخت با القا حرکت می کندب شعاع محیطی R با سرعت v U. با کاهش جرم ذره، شعاع مداری، دوره مداری و انرژی جنبشی ذره چه می شود؟

برای هر موقعیت در ستون اول، موقعیت مربوطه را در ستون دوم انتخاب کنید و اعداد انتخاب شده را در جدول زیر حروف مربوطه یادداشت کنید.

C1. یک سیم پیچ با قطر 4 سانتی متر در یک میدان مغناطیسی متناوب قرار دارد.خطوط نیرویی که با محور سیم پیچ موازی هستند. هنگامی که القای میدان به مدت 6.28 ثانیه 1 T تغییر کرد، EMF 2 ولت در سیم پیچ ایجاد شد. سیم پیچ چند چرخش دارد؟

، متدولوژیست CMC Zel UO

برای پاسخ به سوالات آزمون یکپارچه دولتی KIM در مورد این موضوع، باید مفاهیم را تکرار کنید:

برهم کنش قطب های آهنربا،

تعامل جریان ها،

بردار القای مغناطیسی، خواص خطوط میدان مغناطیسی،

استفاده از قانون گیملت برای تعیین جهت القای مغناطیسی میدان جریان مستقیم و دایره ای،

قدرت آمپر،

نیروی لورنتس

قانون دست چپ برای تعیین جهت نیروی آمپر، نیروی لورنتس،

حرکت ذرات باردار در میدان مغناطیسی.

در مواد آزمون یکپارچه KIM اغلب آزمایشاتی برای تعیین جهت نیروی آمپر و نیروی لورنتس وجود دارد و در برخی موارد جهت بردار القای مغناطیسی به طور ضمنی مشخص می شود (قطب های آهنربا به تصویر کشیده می شود. ). یک سری از وظایف رایج است که در آن یک قاب با جریان در یک میدان مغناطیسی قرار دارد و باید مشخص شود که چگونه نیروی آمپر در هر طرف قاب عمل می کند، در نتیجه قاب می چرخد، جابجا می شود، کشیده می شود، منقبض می شود. شما باید پاسخ صحیح را انتخاب کنید). یک سری کارهای سنتی تجزیه و تحلیل فرمول ها در سطح کیفی است که در آن لازم است در مورد ماهیت تغییر در یک کمیت فیزیکی بسته به تغییر چندگانه در سایر کمیت ها نتیجه گیری شود.

وظیفه زیر شماره A15 ظاهر می شود.

1. یک آهنربای نواری دائمی به سوزن مغناطیسی آورده شد (قطب شمال تیره شده است، شکل را ببینید)، که می تواند حول یک محور عمودی عمود بر صفحه نقاشی بچرخد. در این مورد فلش

2. طول هادی مستقیم Lبا جریان مندر یک میدان مغناطیسی یکنواخت عمود بر خطوط القایی قرار می گیرد که در . اگر طول رسانا 2 برابر شود و قدرت جریان در هادی 4 برابر کاهش یابد، نیروی آمپر وارد بر هادی چگونه تغییر می کند؟

3. پروتون پ، پرواز به شکاف بین قطب های آهنربای الکتریکی، دارای سرعتی عمود بر بردار القای میدان مغناطیسی است که به صورت عمودی هدایت می شود (شکل را ببینید). نیروی لورنتس که بر روی آن عمل می کند به کجا هدایت می شود؟

4. طول هادی مستقیم Lبا جریان مندر یک میدان مغناطیسی یکنواخت، جهت خطوط القایی قرار می گیرد که در که عمود بر جهت جریان است. اگر قدرت جریان 2 برابر کاهش یابد و القای میدان مغناطیسی 4 برابر افزایش یابد، نیروی آمپر وارد بر هادی می شود.

5. ذره ای با بار منفی q به شکاف بین قطب های یک آهنربای الکترومغناطیسی پرواز کرد که دارای سرعتی افقی و عمود بر بردار القایی میدان مغناطیسی بود (شکل را ببینید). نیروی لورنتس که بر روی آن عمل می کند به کجا هدایت می شود؟

6. شکل یک هادی استوانه ای را نشان می دهد که جریان الکتریکی از آن عبور می کند. جهت جریان با فلش نشان داده می شود. جهت بردار القای مغناطیسی در نقطه C چیست؟

7. شکل سیم پیچی را نشان می دهد که جریان الکتریکی در جهتی که با فلش نشان داده شده از آن عبور می کند. سیم پیچ در یک صفحه عمودی قرار دارد. در مرکز سیم پیچ، بردار القای میدان مغناطیسی جریان هدایت می شود

8. در مدار در شکل، همه هادی ها نازک هستند، در یک صفحه، به موازات یکدیگر قرار می گیرند، فواصل بین هادی های مجاور یکسان است، I قدرت جریان است. نیروی آمپر وارد بر هادی شماره 3 در این مورد:

9. زاویه بین هادی حامل جریان و جهت بردار القای مغناطیسی میدان مغناطیسی از 30 درجه به 90 درجه افزایش می یابد. نیروی آمپر در این مورد:

10. نیروی لورنتس که بر روی الکترونی که در میدان مغناطیسی با سرعت 107 متر بر ثانیه در یک دایره در میدان مغناطیسی یکنواخت B = 0.5 T در حال حرکت در میدان مغناطیسی حرکت می‌کند، برابر است با:

1. (B1).ذره با جرم متر، حمل بار q که درشعاع محیطی آربا سرعت تو. با افزایش سرعت ذره چه اتفاقی برای شعاع مداری، دوره مداری و انرژی جنبشی آن می افتد؟

به میز

(جواب 131)

2 در 1). ذره با جرم متر، حمل بار q، در یک میدان مغناطیسی یکنواخت با القا حرکت می کند که درشعاع محیطی آربا سرعت تو. با افزایش القای میدان مغناطیسی، شعاع مداری، دوره مداری و انرژی جنبشی ذره چه می‌شود؟

برای هر موقعیت در ستون اول، موقعیت مربوطه را در ستون دوم انتخاب کنید و یادداشت کنید به میزاعداد انتخاب شده در زیر حروف مربوطه.

(پاسخ 223)

3. (B4). طول هادی مستقیم ل= 0.1 متر که جریان از آن عبور می کند، در یک میدان مغناطیسی یکنواخت با القای B = 0.4 T قرار دارد و در زاویه 90 درجه نسبت به بردار قرار دارد. اگر نیروی وارد بر رسانا از میدان مغناطیسی 0.2 نیوتن باشد، قدرت جریان چقدر است؟

گزینه 13

C1. یک مدار الکتریکی از یک عنصر گالوانیکی ε، یک لامپ و یک سلف L تشکیل شده است که به صورت سری به هم متصل شده اند. پدیده هایی را که هنگام باز شدن کلید رخ می دهد، توصیف کنید.

متر اگر سوئیچ باز شود، هنگامی که شار مغناطیسی در سیم پیچ ناپدید می شود، یک جریان باز اضافی ظاهر می شود.

ψ = لی،

dL dt = dL di dtdi .

ε si = - L + dL di .

ε si = - L dt di .

10. هنگامی که برق به مدار نشان داده شده در شکل 13.1.3 در مدار تامین می شود، به دلیل پدیده خود القایی، مقدار جریان از صفر به مقدار اسمی در یک دوره زمانی معین افزایش می یابد. جریان های اضافی حاصل، مطابق با قانون لنز، همیشه در جهت مخالف هدایت می شوند، یعنی. آنها با علت ایجاد کننده آنها تداخل می کنند. از افزایش جلوگیری می کنند

برای یک مدتی.

ε + εsi = iR،

L dt di +iR = ε.

i(t) = R ε − cons te− RL t .

const = R ε .

16. از معادله، به طور خاص، چنین استنباط می شود که وقتی کلید باز می شود (شکل 13.1.1)، قدرت جریان طبق یک قانون نمایی کاهش می یابد. در اولین لحظات پس از باز کردن مدار، emf القایی و emf خود القایی جمع می شوند و یک موج کوتاه مدت در قدرت جریان ایجاد می کنند، یعنی. لامپ به طور خلاصه روشنایی خود را افزایش می دهد (شکل 13.1.4).

برنج. 13.1.4. وابستگی جریان در مدار با اندوکتانس به زمان

C2. یک اسکی باز با جرم m = 60 کیلوگرم از یک تخته پرشی با ارتفاع H = 40 متر از حالت استراحت شروع می کند؛ در لحظه برخاستن، سرعت او افقی است. در فرآیند حرکت در امتداد تخته پرش، نیروی اصطکاک کار AT = 5.25 کیلوژول را انجام داد. اگر نقطه فرود h = 45 متر پایین تر از سطح بالابر از تخته پرش باشد، محدوده پرواز اسکی باز را در جهت افقی تعیین کنید. مقاومت هوا را نادیده بگیرید.

برنج. 13.2 اسکی باز روی سکوی پرشی

1. قانون بقای انرژی هنگامی که یک اسکی باز در امتداد سکوی پرشی حرکت می کند:

5. مقدار گرمای وارد شده به گاز:

Q = A + U = 37.5 J;

C4. مدار الکتریکی از یک منبع با ولتاژ ε = 21 ولت با مقاومت داخلی r = 1 اهم و دو مقاومت R1 = 50 اهم و R2 = 30 اهم تشکیل شده است. مقاومت خود ولت متر Rv = 320 Ohm، مقاومت آمپرمتر RA = 5 Ohm است. خوانش ابزار را تعیین کنید.

C5. یک ذره با جرم m = 10-7 کیلوگرم، حامل بار q = 10-5 C، به طور یکنواخت در امتداد دایره ای به شعاع R = 2 سانتی متر در یک میدان مغناطیسی با القای B = 2 T حرکت می کند. مرکز دایره روی عدسی نوری اصلی در فاصله d = 15 سانتی متر از آن قرار دارد. فاصله کانونی عدسی F = 10 سانتی متر است تصویر ذره با چه سرعتی در عدسی حرکت می کند؟

3. برای تصویر، سرعت زاویه ای بدون تغییر باقی می ماند، اما شعاع دایره دو برابر می شود، بنابراین:

vx = ω 2R = 8 m s;

C6. در صفحه ای با ضریب انعکاس ρ نور فرودی، N فوتون های یکسان در هر ثانیه عمود بر هم می افتند و نیروی فشار نور F اعمال می شود.طول موج نور فرودی چقدر است؟

p = St ε f (1+ ρ ) ; pS = N hc λ (1+ ρ); pS = F; F = N hc λ (1+ ρ ) ; 2. طول نور حادثه:

λ = Nhc (1 + ρ); اف

برنج. 14.1.1. پدیده خود القایی

برنج. 14.1.2. خود القایی

گزینه 14

C1. یک مدار الکتریکی از یک عنصر گالوانیکی ε، یک لامپ و یک سلف L تشکیل شده است که به صورت سری به هم متصل شده اند. پدیده هایی را که هنگام بسته شدن کلید رخ می دهد، توصیف کنید.

1. پدیده القای الکترومغناطیسی در تمام موارد تغییر شار مغناطیسی از طریق مدار مشاهده می شود. به طور خاص، هنگامی که مقدار جریان در آن تغییر می کند، می توان یک emf القایی در خود مدار ایجاد کرد که منجر به ظهور جریان های اضافی می شود. این پدیده خود القایی نامیده می شود و جریان های برآمده نیز نامیده می شوند

توسط جریان های اضافی یا جریان های خود القایی ایجاد می شوند.

2. پدیده خود القایی را می توان با استفاده از یک نصب مورد مطالعه قرار داد که نمودار شماتیک آن در شکل نشان داده شده است. 14.1.2. یک سیم پیچ L با تعداد زیادی چرخش، از طریق یک رئوستات r و یک کلید k، به منبع emf ε متصل می شود. علاوه بر این، یک گالوانومتر G به سیم‌پیچ وصل می‌شود. وقتی کلید در نقطه A اتصال کوتاه پیدا می‌کند، جریان منشعب می‌شود و جریانی به بزرگی i از سیم پیچ و جریان i1 از طریق گالوانومتر می‌گذرد. اگر سوئیچ باز شود، پس زمانی که میدان مغناطیسی در سیم پیچ ناپدید می شود

جریان، یک جریان باز اضافی رخ خواهد داد.

3. طبق قانون لنز، جریان اضافی از کاهش شار مغناطیسی جلوگیری می کند، یعنی. به سمت جریان کاهشی هدایت می شود، اما از طریق گالوانومتر جریان اضافی در جهت مخالف جریان اصلی عبور می کند که منجر به پرتاب سوزن گالوانومتر در جهت مخالف می شود. اگر سیم پیچ مجهز به هسته آهنی باشد، مقدار جریان اضافی افزایش می یابد. به جای گالوانومتر، در این حالت می توانید یک لامپ رشته ای را روشن کنید که در واقع در شرایط مشکل مشخص شده است؛ هنگامی که یک جریان خودالقایی رخ می دهد، لامپ به شدت چشمک می زند.

4. مشخص است که شار مغناطیسی جفت شده به سیم پیچ متناسب با مقدار جریانی است که از آن عبور می کند.

ψ = لی،

ضریب تناسب L را اندوکتانس مدار می نامند. بعد اندوکتانس با معادله تعیین می شود:

L = d i ψ، [L] = Wb A = Gn(هنری).

5. اجازه دهید معادله emf ε si خود القایی را برای سیم پیچ بدست آوریم:

6. در حالت کلی، اندوکتانس، همراه با هندسه سیم پیچ در رسانه، می تواند به قدرت جریان بستگی داشته باشد، یعنی. L = f (i)، این را می توان در هنگام تمایز در نظر گرفت

dL dt = dL di dtdi .

7. emf خود القایی، با در نظر گرفتن آخرین رابطه، با معادله زیر نشان داده می شود:

ε si = - L + dL di .

8. اگر اندوکتانس به بزرگی جریان بستگی نداشته باشد، معادله ساده می شود.

ε si = - L dt di .

9. بنابراین، emf خود القایی متناسب با نرخ تغییر در مقدار فعلی است.

10. وقتی برق به مدار اعمال می شود،

مقدار جریان نشان داده شده در شکل 14.1.3 در مدار در یک دوره زمانی معین به دلیل پدیده خود القایی از صفر به مقدار اسمی افزایش می یابد. جریان های اضافی حاصل، مطابق با قانون لنز، همیشه در جهت مخالف هدایت می شوند، یعنی. آنها با علت ایجاد کننده آنها تداخل می کنند. آنها از افزایش جریان در مدار جلوگیری می کنند. در یک داده شده

مورد، هنگامی که کلید بسته است، نور برنج. 13.1.3. جریان های بسته و بازبلافاصله شعله ور نمی شود، اما شدت آن در مدتی افزایش می یابد.

11. هنگامی که کلید به موقعیت 1 وصل می شود، جریان های اضافی از افزایش جریان در مدار جلوگیری می کنند و در موقعیت 2 برعکس، جریان های اضافی کاهش جریان اصلی را کاهش می دهند. برای سادگی تجزیه و تحلیل، فرض می کنیم که مقاومت R موجود در مدار، مقاومت مدار، مقاومت داخلی منبع و مقاومت فعال سیم پیچ را مشخص می کند. قانون اهم در این مورد به شکل زیر خواهد بود:

ε + εsi = iR،

جایی که ε منبع emf است، ε si emf خود القایی است، i مقدار لحظه ای جریان است که تابعی از زمان است. اجازه دهید معادله EMF خود القایی را با قانون اهم جایگزین کنیم:

L dt di +iR = ε.

12. اجازه دهید متغیرها را در معادله دیفرانسیل تقسیم کنیم:

و با در نظر گرفتن L یک مقدار ثابت، ادغام کنید: L ∫ ε − di iR = ∫ dt،

R L ln(ε - iR) = t + const .

13. مشاهده می شود که جواب کلی معادله دیفرانسیل را می توان به شکل زیر نشان داد:

i(t) = R ε − cons te− RL t .

14. ثابت ادغام را از شرایط اولیه تعیین می کنیم. در t = 0

V در لحظه ای که برق تامین می شود، جریان در مدار صفر است i(t) = 0. با جایگزینی مقدار صفر جریان، به دست می آوریم:

const = R ε .

15. جواب معادله i(t) به شکل نهایی خواهد بود:

16. از معادله، به طور خاص، چنین استنباط می شود که وقتی کلید بسته می شود (شکل 13.1.1)، قدرت جریان به طور تصاعدی افزایش می یابد.

C2. پس از ضربه در نقطه A، جعبه از صفحه شیبدار با سرعت اولیه v0 = 5 متر بر ثانیه به سمت بالا می لغزد. در نقطه B جعبه از صفحه شیبدار جدا می شود. جعبه در چه فاصله S از صفحه شیبدار سقوط می کند؟ ضریب اصطکاک بین جعبه و صفحه μ = 0.2 است. طول صفحه مایل AB = L = 0.5 متر، زاویه شیب صفحه α = 300. مقاومت هوا را نادیده بگیرید.

1. هنگام حرکت از موقعیت اولیه، جعبه گزارش اولیه

برنج. 14.2. جعبه پروازانرژی جنبشی به کار در برابر نیرو تبدیل می شود

اصطکاک، انرژی جنبشی در نقطه B و افزایش در جعبه انرژی پتانسیل:

2. از نقطه B جعبه ها در امتداد یک مسیر سهموی حرکت می کنند:

3. فاصله از صفحه شیبدار تا نقطه فرود: x(τ ) = vB cosατ ≈ 4 0.87 0.57 ≈ 1.98 m;

C3. یک گاز یک اتمی ایده آل در مقدار ν = 2 مول ابتدا سرد شد و فشار را 2 برابر کاهش داد و سپس تا دمای اولیه T1 = 360 K گرم شد. گاز در بخش 2 - 3 چقدر گرما دریافت کرد؟

4. کار گاز در بخش 2 → 3:

A2 → 3 = p(V3 - V2) = ν R(T3 - T2) ≈ 2992J; 5. گرمای دریافتی توسط گاز:

Q = U2 → 3 + A2 → 3 ≈ 7478J;

C4. مدار الکتریکی از یک منبع EMF با 21 ولت ε = با مقاومت داخلی r = 1 اهم، مقاومت R1 = 50 اهم، R2 = 30 اهم، یک ولت متر با مقاومت خود RV = 320 اهم و یک آمپرمتر با مقاومت RA = 5 تشکیل شده است. اهم خوانش ابزار را تعیین کنید.

1. مقاومت بار:

RV، A = RV + RA = 325 اهم؛ R1,2 = R1 + R2 = 80 اهم. V ≈ 20.4 V;

C5. ذره ای با جرم m = 10-7 کیلوگرم و بار q = 10-5 C با سرعت ثابت v = 6 m/s در دایره ای در میدان مغناطیسی با القای B = 1.5 T حرکت می کند. مرکز دایره بر روی محور نوری اصلی عدسی جمع کننده قرار دارد و صفحه دایره عمود بر محور اصلی نوری و در فاصله d = 15 سانتی متر از آن قرار دارد. فاصله کانونی عدسی F = 10 سانتی متر است تصویر ذره در عدسی در امتداد چه دایره ای با شعاع حرکت می کند؟

1. شعاع حرکت ذرات:

C6. نور با طول موج λ = 600 نانومتر به صورت عمود بر صفحه ای به مساحت S = 4 سانتی متر مربع می افتد که 70 درصد منعکس شده و 30 درصد نور فرودی را جذب می کند. توان شار نوری N = 120 وات. نور چقدر فشار وارد می کند؟