Решение задач - Электромагнитная индукция - Основы электродинамики

Цель: отработка практических навыков при решении задач.

Оборудование: источник питания, миллиамперметр, катушка с железным сердечником, резисторы сопротивлением 2 Ом и 4 Ом, реостат ползунковый, ключ замыкания, провода.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проведение лабораторной работы

Лабораторная работа по теме «Исследование зависимости ЭДС самоиндукции от индуктивности проводника и скорости изменения в нем силы тока»

Ход работы

1. Соберите схему (см. рис. 13):

R₁ = 4 Ом; R₃ = 2 Ом

2. Поставьте ползунок реостата примерно в среднее положение, зашунтируйте миллиамперметр соединенным проводом и замкните цепь. Слегка передвигая ползунок вправо - влево, добейтесь отсутствия тока через миллиамперметр. После этого отключите шунт от миллиамперметра и приступайте к наблюдению самоиндукции.

3. Размыкая и замыкая цепь, наблюдайте отклонение стрелки миллиамперметра то в одну, то в другую сторону. Объясните наблюдаемое явление.

4. Вставьте в катушку железный сердечник и снова повторите опыт. Зависит ли ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке от ее индуктивности?

5. Повторите предыдущий опыт, изменив силу тока в катушке. (Отключите резистор R₃.) Зависит ли ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке от скорости изменения в ней силы тока?

6. Сделайте общий вывод и запишите в тетрадь.

III. Решение задач

Задачи на «3» балла

1. Магнитный поток через катушку, состоящую из 75 витков, равен 4,8 · 10^-3 Вб. Рассчитайте время, за которое должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникла ЭДС индукции, равная 0,74 В. (Ответ: 0,5 с.)

2. В катушке, индуктивность которой равна 0,4 Гн, возникла ЭДС, равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергию магнитного поля катушки, если это произошло за 0,2 с. (Ответ: 10 Л; 20 Дж.)

3. Определите скорость самолета при горизонтальном полете, если ЭДС индукции, возникающая на его крыльях длиной 15 м равна 0,12 В, а вертикальная составляющая магнитной индукции магнитного поля Земли равна 0,5 · 10^-4 Тл. (Ответ: 160 м/с.)

Задачи на оценку «4» балла

1. Проволочное кольцо радиусом 5 см расположено в однородном магнитном поле, индукция которого равна 1 Тл так, что вектор индукции перпендикулярен плоскости кольца. Определите ЭДС индукции, возникающую в кольце, если его повернуть на угол 90° за время, равное 0,1 с. (Ответ: 0,08 В.)

2. Проводник длиной 60 см и сопротивлением 0,02 Ом движется по медным проводам и источнику тока, ЭДС которого равна 0,96 В, внутреннее сопротивление равно 0,01 Ом. Найдите силу тока в проводнике, если он движется равномерно со скоростью 0,5 м/с перпендикулярно к магнитному полю, у которого индукция равна 2,6 Тл. (Ответ: 16 Л.)

3. В результате изменения силы тока с 4 А до 20 А поток магнитной индукции через площадь поперечного сечения катушки, имеющей 1000 витков изменился на 0,002 Вб. Найдите индуктивность катушки. (Ответ: 0,125 Гн.)

Задачи на оценку «5» баллов

1. Два металлических стержня расположены вертикально и замкнуты вверху проводником. По ним без трения и нарушения контакта скользит перемычка длиной 2 см массой 1 г. Вся система находится в однородном магнитном поле, у которого индукция равна 0,01 Тл и перпендикулярна плоскости рамки. Установившаяся скорость равна 0,8 м/с. Найдите сопротивление перемычки. (Ответ: 3,3 · 10^-6 Ом.)

2. Катушка индуктивности диаметром 4 см, имеющая 400 витков медной проволоки, у которой площадь поперечного сечения равна 1 мм², расположена в однородном магнитном иоле. Магнитная индукция этого поля направлена вдоль оси катушки и равномерно изменяется за 1 с на 0,1 Тл. Концы катушки замкнуты накоротко. Определите количество теплоты, выделяющейся в катушке за 1 с. Удельное сопротивление меди равно 8,7 · 10^-8 Ом·м. (Ответ: 2,95 · 10^-3 Дж.)

3. Проволочная катушка диаметром 5 см помещена в однородное магнитное поле параллельно ее оси. Индукция поля равномерно изменяется за 1 с на 0,01 Тл. Катушка содержит 1000 витков медного провода сечением 0,2 мм². Удельное сопротивление меди равно 1,7 · 10^-8 Ом·м. К концам катушки подключен конденсатор емкостью 10 мкФ. Определите заряд на конденсаторе. (Ответ: 1,95 · 10^-7 Кл.)

IV. Подведение итогов урока

Домашнее задание

п. 14-15;

Р - 919.