Ein geladenes Teilchen der Masse m ist ein Träger. Ege-Lösungen

Variante 1

A1. Was erklärt die Wechselwirkung zweier paralleler Leiter mit Gleichstrom?

1. wechselwirkung elektrischer Ladungen;
2. die Wirkung des elektrischen Feldes eines Leiters mit Strom auf den Strom in einem anderen Leiter;
3. die Wirkung des Magnetfeldes eines Leiters auf den Strom in einem anderen Leiter.

A2.   Welches Teilchen wird von einem Magnetfeld beeinflusst?

1. auf eine bewegliche Ladung;
2. beim Bewegen ungeladen;
3. in Ruhe aufgeladen;
4. ungeladen ruhen.

A4. Ein 10 cm langer geradliniger Leiter befindet sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit einer Induktion von 4 T und befindet sich in einem Winkel von 300   zum magnetischen Induktionsvektor. Welche Kraft wirkt von der Seite des Magnetfelds auf den Leiter, wenn der Strom im Leiter 3 A beträgt?

1. 1,2 N; 2) 0,6 N; 3) 2,4 N.

A6. Elektromagnetische Induktion ist:

1. ein Phänomen, das die Wirkung eines Magnetfeldes auf eine sich bewegende Ladung charakterisiert;
2. das Phänomen des Auftretens eines elektrischen Stroms in einem geschlossenen Kreislauf, wenn sich der magnetische Fluss ändert;
3. ein Phänomen, das die Wirkung eines Magnetfeldes auf einen Leiter mit Strom charakterisiert.

A7.   Kinder schwingen auf einer Schaukel. Was ist das für eine Vibration?

1. frei 2. gezwungen 3. Auto-Oszillationen

A8.   Ein Massenkörper m auf einem Faden der Länge l schwingt mit der Periode T. Wie groß ist die Schwingungsdauer eines Massenkörpers m / 2 auf einem Faden der Länge l / 2?

1. ½ T 2. T 3. 4T 4. ¼ T.

A9.   Die Schallgeschwindigkeit im Wasser beträgt 1470 m / s. Wie lang ist die Schallwelle bei einer Schwingungsdauer von 0,01 s?

1. 147 km 2. 1.47 cm 3. 14.7m 4. 0.147m

A10 . Wie heißt die Anzahl der Schwingungen in 2πs?

1. Frequenz 2. Periode 3. Phase 4. Zyklische Frequenz

A11. Der Junge hörte 10 Sekunden nach dem Schuss ein Echo. Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt 340 m / s. Wie weit ist das Hindernis vom Jungen entfernt?

A12. Bestimmen Sie die Periode freier elektromagnetischer Schwingungen, wenn der Schwingkreis eine Spule mit einer Induktivität von 1 μH und einen Kondensator mit einer Kapazität von 36 pF enthält.

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

A13.   Das einfachste Schwingungssystem, das einen Kondensator und eine Induktivität enthält, heißt ...

1. selbstoszillierendes System 2. oszillierendes System

3. Oszillierender Stromkreis 4. Oszillierende Installation

A14.   Wie und warum ändert sich der elektrische Widerstand von Halbleitern mit zunehmender Temperatur?

1. Verringert sich aufgrund einer Zunahme der Geschwindigkeit der Elektronen.

2. Erhöht sich aufgrund einer Zunahme der Schwingungsamplitude positiver Ionen des Kristallgitters.

3. Sie nimmt aufgrund einer Zunahme der Konzentration freier Ladungsträger elektrischer Ladung ab.

4. Erhöht sich aufgrund einer Erhöhung der Konzentration freier Ladungsträger elektrischer Ladung.

B1.

QUALITÄTEN		MESSGERÄTE
	induktivität		tesla (T)
	magnetischer Fluss		henry (GN)
	magnetfeldinduktion		weber (Wb)
			volt (V)

B2. Partikelmasse m eine Ladung tragen qB. um den RadiusR mit Geschwindigkeit v . Was passiert mit dem Radius der Umlaufbahn, der Umdrehungsperiode und der kinetischen Energie des Teilchens mit zunehmender Geschwindigkeit?

C1. In einer Spule mit einer Induktivität von 0,4 H ist eine Selbstinduktions-EMK von 20 V aufgetreten. Berechnen Sie die Änderung der Stromstärke und der Magnetfeld-Energie der Spule, wenn dies innerhalb von 0,2 s erfolgt.

Option 2

A1. Die Drehung der Magnetnadel in der Nähe des Leiters mit Strom erklärt sich dadurch, dass sie darauf einwirkt:

1. magnetfeld, das durch Ladungen erzeugt wird, die sich im Leiter bewegen;
2. elektrisches Feld, das durch die Ladungen des Leiters erzeugt wird;
3. elektrisches Feld, das durch die sich bewegenden Ladungen eines Leiters erzeugt wird.

A2.

1. nur elektrisches Feld;
2. nur Magnetfeld.

A4. Ein 5 cm langer geradliniger Leiter befindet sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit einer Induktion von 5 T und in einem Winkel von 30 °0   zum magnetischen Induktionsvektor. Welche Kraft wirkt von der Seite des Magnetfelds auf den Leiter, wenn der Strom im Leiter 2 A beträgt?

1. 0,25 N; 2) 0,5 N; 3) 1,5 N.

A6.   Lorentz Force Acts

1. zu einem ungeladenen Teilchen in einem Magnetfeld;
2. auf einem geladenen Teilchen, das in einem Magnetfeld ruht;
3. zu einem geladenen Teilchen, das sich entlang der Linien der Magnetfeldinduktion bewegt.

A7. Auf einem quadratischen Rahmen von 2 m2   bei einem Strom von 2 A wird ein maximales Drehmoment von 4 Nm angelegt. Was ist die Magnetfeldinduktion im untersuchten Raum?

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

A8.   Welche Art von Schwingung wird beobachtet, wenn das Pendel in Stunden schwingt?

1. frei 2. gezwungen

A9.   Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt 330 m / s. Was ist die Frequenz von Schallschwingungen, wenn die Wellenlänge 33 cm beträgt?

1. 1000 Hz 2. 100 Hz 3. 10 Hz 4. 10 000 Hz 5. 0,1 Hz

A10   Bestimmen Sie die Periode freier elektromagnetischer Schwingungen, wenn der Schwingkreis einen Kondensator mit einer Kapazität von 1 μF und eine Spule mit einer Induktivität von 36 GN enthält.

1,4 * 10 -8 s 2,4 * 10 -18 s 3. 3,768 * 10 -8 s 4. 37,68 * 10 -3 s

A11 . Bestimmen Sie die Frequenz der emittierten Wellen mit einem System, das einen 9HH-Induktor und einen 4F-Kondensator enthält.

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

A12. Welche Eigenschaften einer Lichtwelle bestimmen ihre Farbe?

1. nach Wellenlänge 2. nach Frequenz

3. Nach Phase 4. Nach Amplitude

A13.   Die ungedämpften Schwingungen, die aufgrund der Energiequelle im System auftreten, werden als ...

1. frei 2. gezwungen

3. Selbstschwingungen 4. Elastische Schwingungen

A14.   Reines Wasser ist ein Dielektrikum. Warum ist eine wässrige Lösung von NaCl-Salz ein Leiter?

1. Salz in Wasser zersetzt sich in geladene Na-Ionen+ und Cl -.

2. Nach dem Auflösen des Salzes übertragen NaCl-Moleküle Ladung

3. In Lösung lösen sich Elektronen vom NaCl-Molekül und übertragen Ladung.

4. Bei der Wechselwirkung mit einem Salz zersetzen sich Wassermoleküle in Wasserstoff- und Sauerstoffionen

B1. Match physisch

QUALITÄTEN		MESSGERÄTE
	Die Kraft, die mit Strom von der Seite des Magnetfelds auf den Leiter wirkt
	Magnetfeld Energie
	Die Kraft, die auf eine elektrische Ladung wirkt, die sich in einem Magnetfeld bewegt.

Es bewegt sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit InduktionB.   um den RadiusR mit Geschwindigkeit v.   Was passiert mit dem Radius der Umlaufbahn, der Rotationsperiode und der kinetischen Energie des Teilchens mit zunehmender Teilchenladung?

Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten und notieren Sie die ausgewählten Zahlen in der Tabelle unter den entsprechenden Buchstaben

C1. In welchem \u200b\u200bWinkel sollte sich der Kupferleiter mit einem Querschnitt von 0,85 mm mit einer Induktion von 0,5 T zu den Magnetfeldlinien bewegen?2   und einen Widerstand von 0,04 Ohm, so dass bei einer Geschwindigkeit von 0,5 m / s an seinen Enden eine Induktions-EMK von 0,35 V angeregt wird? (spezifischer Widerstand von Kupfer ρ \u003d 0,017 Ohm ∙ mm2 / m)

Option 3

A1. Magnetfelder entstehen:

1. sowohl bewegungslose als auch sich bewegende elektrische Ladungen;
2. bewegungslose elektrische Ladungen;
3. elektrische Ladungen bewegen.

A2.   Das Magnetfeld beeinflusst:

1. nur ruhende elektrische Ladungen;
2. nur bewegliche elektrische Ladungen;
3. sowohl bewegte als auch ruhende elektrische Ladungen.

A4. Welche Kraft wirkt auf die Seite eines gleichmäßigen Magnetfeldes mit einer Induktion von 30 mT auf einen 50 cm langen geradlinigen Leiter im Feld, durch den ein Strom von 12 A fließt? Der Draht bildet mit der Richtung des Magnetfeldvektors einen rechten Winkel.

1. 18 N; 2) 1,8 N; 3) 0,18 N; 4) 0,018 N.

A6.   Was vier ausgestreckte Finger der linken Hand bei der Bestimmung zeigen

ampere Kräfte

1. richtung der Feldinduktionskraft;
2. aktuelle Richtung;
3. ampere Kraftrichtung.

A7. Ein Magnetfeld mit einer Induktion von 10 mT wirkt auf einen Leiter mit einer Stromstärke von 50 A und einer Kraft von 50 mN. Finden Sie die Länge des Leiters, wenn die Feldinduktionslinien und der Strom senkrecht zueinander stehen.

1. 1 m; 2) 0,1 m; 3) 0,01 m; 4) 0,001 m.

A8.   Der Kronleuchter schwankt nach einem Stoß. Um welche Art von Vibrationen handelt es sich?

1. frei 2 erzwungen 3. Selbstschwingungen 4. Elastische Schwingungen

A9 Ein Massenkörper m auf einem Faden der Länge l schwingt mit einer Periode T. Wie groß ist die Schwingungsdauer eines Massenkörpers 2m auf einem Faden der Länge 2l?

1. ½ T 2. 2T 3. 4T 4. ¼ T 5. T.

A10 . Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt 330 m / s. Was ist die Lichtwellenlänge bei einer Schwingungsfrequenz von 100Hz?

1. 33 km 2. 33 cm 3. 3,3 m 4. 0,3 m

A11.   Was ist die Resonanzfrequenz ν0   in einem Stromkreis aus einem 4HH-Induktor und einem Kondensator mit einer elektrischen Kapazität von 9F?

1. 72πHz 2. 12πHz 3. 1/12πHz 4. 6 Hz

A12 . Der Junge hörte 5s nach einem Blitz einen Donner. Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt 340 m / s. In welcher Entfernung vom Jungen blitzte ein Blitz auf?

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

A13.   Bestimmen Sie die Periode freier elektromagnetischer Schwingungen, wenn der Schwingkreis eine Spule mit einer Induktivität von 4 μH und einen Kondensator mit einer Kapazität von 9 pF enthält.

A14.   Welche Leitfähigkeit haben Halbleitermaterialien mit Donorverunreinigungen?

1. Meistens elektronisch. 2. Meistens löchrig.

3. Ebenso elektronisch und Loch. 4. Ionisch.

B1. Match physischmengen und Maßeinheiten

QUALITÄTEN		MESSGERÄTE
	stromstärke		weber (Wb)
	magnetischer Fluss		ampere (A)
	EMK-Induktion		tesla (T)
			volt (V)

B2. Teilchen der Masse m, die eine Ladung q trägt bewegt sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit InduktionB.   um den RadiusR mit Geschwindigkeit v.   Was passiert mit dem Radius der Umlaufbahn, der Rotationsperiode und der kinetischen Energie des Partikels mit zunehmender Magnetfeldinduktion?

Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten und notieren Sie die ausgewählten Zahlen in der Tabelle unter den entsprechenden Buchstaben

C1. In einer Spule mit 75 Windungen beträgt der Magnetfluss 4,8 × 10-3   Wb Wie lange sollte dieser Fluss verschwinden, bevor die durchschnittliche Induktions-EMK von 0,74 V in der Spule auftritt?

Option 4

A1. Was wird in der Erfahrung von Oersted beobachtet?

1. ein Leiter mit Strom wirkt auf elektrische Ladungen;
2. der magnetische Pfeil dreht sich in der Nähe des Stromleiters;
3. magnetpfeil dreht einen geladenen Leiter

A2.   Eine sich bewegende elektrische Ladung erzeugt:

1. nur elektrisches Feld;
2. sowohl elektrisches Feld als auch magnetisches Feld;
3. nur Magnetfeld.

A4. Ein 1,28 m langer Leiter befindet sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit einer Induktion von 0,82 T senkrecht zu den magnetischen Induktionslinien. Die Determinante ist die auf den Leiter wirkende Kraft, wenn der darin enthaltene Strom 18 A beträgt.

1) 18,89 N; 2) 188,9 N; 3) 1,899H; 4) 0,1889 N.

A6.   Induktionsstrom tritt in jedem geschlossenen leitenden Stromkreis auf, wenn:

1. Die Schaltung befindet sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld;
2. Die Schaltung bewegt sich progressiv in einem gleichmäßigen Magnetfeld;
3. Der die Kontur durchdringende Magnetfluss ändert sich.

A7. Auf einen 0,5 m langen geraden Leiter, der senkrecht zu den Feldlinien mit einer Induktion von 0,02 T angeordnet ist, wirkt eine Kraft von 0,15 N. Ermitteln Sie die Stärke des durch den Leiter fließenden Stroms.

1) 0,15 A; 2) 1,5 A; 3) 15 A; 4) 150 A.

A8 . Welche Art von Schwingungen wird beobachtet, wenn die an den Gewinden aufgehängte Last von der Gleichgewichtsposition abweicht?

1. frei 2. gezwungen

3. Selbstschwingungen 4. Elastische Schwingungen

A9.   Bestimmen Sie die Frequenz der vom System emittierten Wellen, wenn es einen 9HH-Induktor und einen 4F-Kondensator enthält.

1. 72πHz 2. 12πHz

3. 6Hz 4. 1/12πHz

A10.   Bestimmen Sie, mit welcher Frequenz Sie den Schwingkreis einstellen möchten, der die Spule mit einer Induktivität von 4 μH und einen Kondensator mit einer Kapazität von 9Pf enthält.

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

A11.   Bestimmen Sie die Periode der Eigenschwingungen der Schaltung, wenn diese auf eine Frequenz von 500 kHz eingestellt ist.

1.1x2.1x2.2x4.2x

A12.   Der Junge hörte nach einem Blitz 2,5 Sekunden Donner. Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt 340 m / s. In welcher Entfernung vom Jungen blitzte ein Blitz auf?

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

A13.   Die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit wird als .. bezeichnet.

1. Frequenz 2. Periode 3. Phase 4. zyklische Frequenz

A14.   Wie und warum ändert sich der elektrische Widerstand von Metallen mit zunehmender Temperatur?

1. Erhöht sich aufgrund einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Elektronen.

2. Verringert sich aufgrund einer Zunahme der Geschwindigkeit der Elektronen.

3. Erhöht sich aufgrund einer Zunahme der Schwingungsamplitude positiver Ionen des Kristallgitters.

4. Verringert sich aufgrund einer Zunahme der Schwingungsamplitude positiver Ionen des Kristallgitters

B1. Match physischmengen und Formeln, nach denen diese Größen bestimmt werden

QUALITÄTEN		MESSGERÄTE
	EMF-Induktion in beweglichen Leitern
	kraft, die auf eine elektrische Ladung wirkt, die sich in einem Magnetfeld bewegt
	magnetischer Fluss

B2. Teilchen der Masse m, die eine Ladung q trägt bewegt sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit InduktionB.   um den RadiusR mit einer Geschwindigkeit von v U.   Was passiert mit dem Radius der Umlaufbahn, der Umdrehungsperiode und der kinetischen Energie des Partikels, wenn die Partikelmasse abnimmt?

Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten und notieren Sie die ausgewählten Zahlen in der Tabelle unter den entsprechenden Buchstaben

C1. Eine Spule mit einem Durchmesser von 4 cm befindet sich in einem magnetischen Wechselfeld.   deren Kraftlinien parallel zur Spulenachse verlaufen. Wenn die Feldinduktion innerhalb von 6,28 s auf 1 T geändert wurde, erschien eine 2 V EMF in der Spule. Wie viele Windungen hat die Spule?

Beispiel . Ein Teilchen der Masse m, das eine Ladung q trägt, fliegt in ein gleichmäßiges Magnetitfeld senkrecht zu den Linien des Vektors In   (Abb. 10). Bestimmen Sie den Radius des Kreises, die Periode und die Kreisfrequenz des geladenen Teilchens.

Lösung . Die magnetische Komponente der Lorentzkraft biegt die Flugbahn des Partikels, entfernt sie jedoch nicht aus der Ebene senkrecht zum Feld. Der Absolutwert der Geschwindigkeit ändert sich nicht, die Kraft bleibt konstant, daher bewegt sich das Teilchen im Kreis. Gleichsetzen der magnetischen Komponente der Lorentzkraft mit der Zentrifugalkraft

wir erhalten die Gleichheit für den Teilchenradius

Rotationsperiode der Partikel

. (3.3.3)

Die Kreisfrequenz ω der Teilchenumdrehung, d. H. Die Anzahl der Umdrehungen in 2π Sekunden,

  (3.3.3 ΄).

  Die Antwort :   R \u003d mv / (qB); ω \u003d qB / m; Für einen bestimmten Partikeltyp hängen Periode und Frequenz nur von der Magnetfeldinduktion ab.

Betrachten Sie die Bewegung eines Teilchens, das sich in einem Winkel bewegt< 90° к направлению линий вектора In   (Abb. 11). Bestimmen Sie die Steigung der Spirale h. Geschwindigkeit v   hat zwei Komponenten, von denen eine v çç \u003d v cosβ ist, ist parallel Inist das andere v ^ \u003d v sin β senkrecht zu den Linien der magnetischen Induktion In.

Wenn sich ein Partikel entlang von Linien bewegt In   Die magnetische Komponente der Kraft ist Null, daher bewegt sich das Teilchen entlang des Feldes gleichmäßig mit der Geschwindigkeit

v çç \u003d v cosβ.

Spiralteilung

h \u003d v çç T \u003d v T cosβ.

Wenn wir den Ausdruck für T aus Formel (1.3.3) einsetzen, erhalten wir:

(3.3.4)

Pro Leiterelement mit Strom-ID l   Die Amperekraft wirkt in einem Magnetfeld.

oder in skalarer Form

dF \u003d I dl B sinα, (3.3.5)

dabei ist α der Winkel zwischen dem Leiterelement und der magnetischen Induktion.

Für einen Leiter endlicher Länge ist es notwendig, das Integral zu nehmen:

F.   \u003d I ∫. (3.3.6)

Die Richtung der Ampere-Kraft sowie der Lorentz-Kraft (siehe oben) wird durch die Regel der linken Hand bestimmt. Aber angesichts der Tatsache, dass vier Finger entlang der Strömung gerichtet sind.

  Beispiel . Ein Leiter in Form eines Halbrings mit einem Radius von R \u003d 5 cm (Abb. 12) wird in ein gleichmäßiges Magnetfeld gelegt, dessen Kraftlinien von uns weg gerichtet sind (durch Kreuze dargestellt). Bestimmen Sie die auf den Leiter wirkende Kraft, wenn der durch den Leiter fließende Strom I \u003d 2 A und die Magnetfeldinduktion B \u003d 1 μT beträgt.

  Lösung . Wir verwenden die Formel (3.3.6), da sich unter dem Integral ein Vektorprodukt und damit letztendlich eine Vektorgröße befindet. Es ist praktisch, die Summe der Vektoren zu ermitteln, indem Sie Vektoren entwerfen - die Terme auf der Koordinatenachse - und ihre Projektionen addieren. Um das Problem in skalarer Form zu lösen, kann das Integral daher als die Summe der Integrale dargestellt werden:

F \u003d ∫ dF i, F \u003d ∫ dF x + ∫ dF y.

Nach der Regel der linken Hand finden wir die Kraftvektoren d F.auf jedes Element des Leiters einwirken (Abb. 12).

Das erste Integral auf der rechten Seite ist Null, weil die Summe der Projektionen d F. ist gleich Null, wie aus der Abbildung hervorgeht: Aufgrund der Symmetrie des Bildes entspricht jede positive Projektion einem Negativ gleicher Größe. Dann ist die gesuchte Kraft nur gleich dem zweiten Integral

F \u003d ∫ dF y \u003d ∫ dF cosβ,

wobei β der Winkel zwischen den Vektoren d ist F.   und die ОΥ-Achse und das Element der Leiterlänge können als dl \u003d R cos & bgr; dargestellt werden. Da der Winkel von der Achse ОΥ nach links und rechts gezählt wird, sind die Integrationsgrenzen die Werte - 90 0 und 90 0. Wenn wir dl in dF einsetzen und das zweite Integral lösen, erhalten wir

F \u003d

Die numerische Berechnung ergibt: F \u003d 2 · 2 A · 10 -6 T · 0,05 m \u003d 2 · 10 -7 N.

  Die Antwort lautet: F \u003d 2 · 10 -7 N.

Das Ampere-Gesetz drückt die Kraft aus, mit der zwei interagieren unendlich lang parallel zueinander leiter mit Strömen in einem Abstand b voneinander gelegen:

(3.3.7)

Es kann gezeigt werden, dass Leiter mit in eine Richtung fließenden Strömen im Fall einer antiparallelen Stromrichtung angezogen und abgestoßen werden.

Auf dem Rahmen ( kontur) Kräfte wirken mit einem Strom in einem Magnetfeld. Wer versucht sie so zu drehen. Zum magnetischen Moment P.   Der Rahmen fiel mit der Richtung der magnetischen Induktion zusammen. In diesem Fall das Drehmoment M.   Einwirken auf einen Stromkreis der Fläche S mit Strom I ist gleich

M \u003d I S B sinα, (3.3.8)

dabei ist α der Winkel zwischen der magnetischen Induktion und der Normalen zum Rahmen. In Vektorform

M. = [ P.   m B.].

Die Position, in der der Winkel α \u003d 0 0 ist. genannt werden stabiles Gleichgewichtund die Position mit α \u003d 180 0   - instabiles Gleichgewicht.

Elementare Arbeit des Magnetfeldes, wenn der Rahmen um einen Winkel α gedreht wird

Option 13

C1. Der Stromkreis besteht aus einer in Reihe geschalteten galvanischen Zelle ε, einer Glühbirne und einem Induktor L. Beschreiben Sie die Phänomene, die beim Öffnen des Schlüssels auftreten.

1. Ich bin das Phänomen der elektromagnetischen Induktion
in allen Fällen von Veränderungen wird eine Beobachtung beobachtet
neniya Magnetfluss durch den Stromkreis.
Insbesondere kann eine EMF-Induktion erzeugt werden
in der Schaltung selbst geändert werden, wenn
der Strom darin, der zu führt
das Auftreten zusätzlicher Ströme. Das	Abb. 13.1.1. Das Phänomen der Selbstinduktion
das Phänomen heißt Selbstinduktion -
und zusätzlich entstehende Ströme
extraströme oder Ströme genannt
selbstinduktion.
2. Erforschen Sie das Phänomen der Selbstinduktion
die Installation kann grundsätzlich erfolgen
das schematische Diagramm davon ist in Fig. 1 gezeigt.
12/13. L Spule mit einer großen Anzahl von Vit
kov durch rheostat r und schalte k
sind mit der EMK-Quelle ε verbunden. Bis zu
zusätzlich mit der Spule verbunden
vanometer G. Mit einem Kurzschluss
am Punkt A verzweigt sich der Strom,
und ein Strom der Größe i wird fließen
durch die Spule und der Strom i1 durch galvanisch	Abb. 13.1.2. Selbstinduktion

meter Wenn Sie dann den Schalter öffnen und der Magnetfluss in der Spule verschwindet, tritt ein Überschuss an Öffnung I auf.

ψ \u003d Li,

	εsi \u003d -				(Li) \u003d - L.

dL dt \u003d dL di dtdi.

ε si \u003d - L + dL di.

ε si \u003d - L dt di.

10. Wenn die in Abb. 13.1.3 gezeigte Schaltung in der Schaltung mit Strom versorgt wird, steigt der Stromwert aufgrund des Phänomens der Selbstinduktion für einen bestimmten Zeitraum von Null auf Nennwert an. Die resultierenden Extraströme sind gemäß der Lenz-Regel immer in die entgegengesetzte Richtung gerichtet, d.h. sie entmutigen ihre Sache. Sie behindern

nii einige Zeit.

ε + εsi \u003d iR,

L dt di + iR \u003d & epsi;.

Ldi \u003d (& epsi; - iR) dt,
						(ε −iR)
und integrieren unter der Annahme, dass L eine Konstante ist:
		L∫			\u003d ∫ dt,
			ε −iR
		ln (ε - iR)		T + const.

i (t) \u003d R ε - cons te - RL t.

const \u003d R ε.

i (t) \u003d
			- eR.

16. Insbesondere aus der Gleichung folgt, dass beim Öffnen des Schlüssels (Abb. 13.1.1) die Stromstärke exponentiell abnimmt. In den ersten Augenblicken nach dem Öffnen des Stromkreises addieren sich die EMK der Induktion und die EMF der Selbstinduktion und ergeben einen kurzfristigen Anstieg der Stromstärke, d. H. Die Glühbirne erhöht kurzzeitig ihre Helligkeit (Abb. 13.1.4).

Abb. 13.1.4. Die Abhängigkeit des Stroms im Stromkreis von der Induktivität von der Zeit

C2. Ein Skifahrer mit einem Gewicht von m \u003d 60 kg startet aus einem Ruhezustand von einem Sprungbrett mit einer Höhe von H \u003d 40 m. Zum Zeitpunkt der Trennung ist seine Geschwindigkeit horizontal. Während der Bewegung entlang des Sprungbretts hat die Reibungskraft die Arbeit AT \u003d 5,25 kJ ausgeführt. Bestimmen Sie die Flugreichweite des Skifahrers in horizontaler Richtung, wenn der Aufsetzpunkt h \u003d 45 m unter dem Abstand vom Sprungbrett liegt. Luftwiderstand nicht berücksichtigen.

Abb. 13.2 Skispringen

1. Das Gesetz der Energieeinsparung, wenn sich der Skifahrer auf dem Sprungbrett bewegt:

mgH \u003d

A T;

v 0 \u003d

2 gH -

v 0 \u003d

2. Kinematik des Horizontalfluges:

gτ 2

S \u003d v0 & tgr; \u003d 75 m;

C3. In einem vertikalen luftdichten Zyklus

lindre unter der Kolbenmasse m \u003d 10 kg und

fläche s \u003d 20 cm2 ist ideal

einatomiges Gas. Ursprünglich

der Kolben befand sich in einer Höhe von h \u003d 20 cm

vom Boden des Zylinders und nach dem Erhitzen

der Kolben stieg auf eine Höhe von H \u003d 25 cm.

Wie viel Wärme wurde dem Gas gemeldet

beim Erhitzen? Äußerer Druck

p0 \u003d 105 Pa.

1. Der Gasdruck während des Erhitzens

Abb. 13.3. Perfektes Gas unter dem Kolben

mg + p S \u003d p S;

p1 \u003d p2 \u003d 1,5 105 Pa;

P0 S \u003d p2 S;

2. Arbeiten durch Erhitzen:

A \u003d p1 V \u003d p1 S (H - h) \u003d 15 J;

3. Aus den Zustandsgleichungen eines idealen Gases:

\u003d ν RT;

T \u003d pV 1;

pV2 \u003d ν RT2;

T \u003d pV 2;

4. Änderung der inneren Energie des Gases:

ν R T \u003d 3 p (V - V)

22,5 J;

5. Die dem Gas gemeldete Wärmemenge:

Q \u003d A + U \u003d 37,5 J;

C4. Der Stromkreis besteht aus einer Quelle mit ε \u003d 21 V mit einem Innenwiderstand von r \u003d 1 Ω und zwei Widerständen: R1 \u003d 50 Ω und R2 \u003d 30 Ω. Der Eigenwiderstand des Voltmeters beträgt Rv \u003d 320 Ohm, der Widerstand des Amperemeter beträgt RA \u003d 5 Ohm. Instrumentenablesungen ermitteln.

Widerstand der gesamten Schaltung:

R Σ \u003d

(R 1 + R 2) R 3

R 4;

R 1 + R 2 + R 3

R Σ \u003d

5 \u003d 69 Ohm

Der Strom fließt durch am-

21 \u003d 0,3 A;

I A \u003d

RΣ + r

Voltmeterwerte:

Abb. 13.4. Stromkreis

(R 1 + R 2) R 3

0,3 64 \u003d 19,2 B;

A R 1 + R 2 + R 3

C5 Ein Teilchen mit einer Masse von m \u003d 10 - 7 kg, das eine Ladung q \u003d 10 - 5 C trägt, bewegt sich in einem Magnetfeld mit Induktion B \u003d 2 T gleichmäßig um einen Kreis mit dem Radius R \u003d 2 cm. Der Mittelpunkt des Kreises befindet sich auf der optischen Hauptlinse in einem Abstand d \u003d 15 cm von dieser. Die Brennweite der Linse beträgt F \u003d 10 cm. Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich das Bild des Partikels in der Linse?

Teilchengeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit

QvB; v \u003d

10− 5 2 2 10− 2

≈ 4

10− 7

10− 2

Linsenvergrößerung:

1; f \u003d

30 cm; Γ \u003d 2;

d - F.

3. Für das Bild bleibt die Winkelgeschwindigkeit unverändert und der Radius des Kreises verdoppelt sich daher:

vx \u003d ω 2R \u003d 8 ms;

C6. Auf der Platte mit dem Reflexionskoeffizienten ρ des einfallenden Lichts fallen jede Sekunde N identische Photonen senkrecht ein, und die Lichtdruckkraft F ist jungfräulich. Wie groß ist die Wellenlänge des einfallenden Lichts?

p \u003d St & epsi; f (1+ & rgr;); pS \u003d N hc λ (1+ ρ); pS \u003d F; F \u003d N hc λ (1+ ρ); 2. Die Länge des einfallenden Lichts:

λ \u003d Nhc (1 + ρ); F.

Abb. 14.1.1. Das Phänomen der Selbstinduktion

Abb. 14.1.2. Selbstinduktion

Option 14

C1. Der Stromkreis besteht aus einer in Reihe geschalteten galvanischen Zelle ε, einer Glühbirne und einem Induktor L. Beschreiben Sie die Phänomene, die auftreten, wenn ein Schlüssel kurzgeschlossen wird.

1. Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion wird in allen Fällen von Änderungen des Magnetflusses durch den Stromkreis beobachtet. Insbesondere kann eine Induktions-EMK in der Schaltung selbst erzeugt werden, wenn sich der Strom in ihr ändert, was zum Auftreten zusätzlicher Ströme führt. Dieses Phänomen nennt man Selbstinduktion und zusätzlich entstehende Ströme

sie werden durch Extraströme oder Selbstinduktionsströme erzeugt.

2. Es ist möglich, das Phänomen der Selbstinduktion an einem Aufbau zu untersuchen, dessen Schaltplan in Abb. 2 dargestellt ist. 14.1.2. Die Spule L mit einer großen Anzahl von Windungen ist über den Rheostat r und den Schalter k mit der EMK-Quelle & egr; verbunden. Zusätzlich zur Spule ist ein Galvanometer G angeschlossen. Mit einem Kurzschlussschalter am Punkt A verzweigt sich der Strom, und ein Strom des Wertes i fließt durch die Spule und der Strom i1 durch das Galvanometer. Wenn dann der Schalter geöffnet wird, verschwindet das Magnetfeld in der Spule

strom gibt es einen Überschuss an Öffnung I.

3. Nach dem Lenzschen Gesetz verhindert der Extrakt eine Abnahme des Magnetflusses, d.h. wird auf einen abnehmenden Strom gerichtet, aber durch das Galvanometer fließt der zusätzliche Strom in die entgegengesetzte Richtung zum ursprünglichen, was zu einem Wurf des Galvanometerpfeils in die entgegengesetzte Richtung führt. Wenn die Spule mit einem Eisenkern ausgestattet ist, nimmt die Größe des Extrastroms zu. Anstelle eines Galvanometers können Sie in diesem Fall die Glühlampe einschalten, die tatsächlich im Zustand des Problems eingestellt ist. Wenn ein Selbstinduktionsstrom auftritt, blinkt die Lampe hell.

4. Es ist bekannt, dass der an eine Spule gekoppelte Magnetfluss proportional zur Größe des durch sie fließenden Stroms ist

ψ \u003d Li,

der Proportionalitätskoeffizient L wird als Schleifeninduktivität bezeichnet. Die Dimension der Induktivität wird durch die folgende Gleichung bestimmt:

L \u003d d i ψ, [L] \u003d Wb A \u003d Hn (Henry).

5. Wir erhalten die EMF-Gleichung der Selbstinduktion ε si für die Spule:

	εsi \u003d -				(Li) \u003d - L.

Im allgemeinen Fall kann die Induktivität zusammen mit der Geometrie der Spule in Medien von der Stromstärke abhängen, d.h. L \u003d f (i), dies kann berücksichtigt werden, wenn es anders ist

dL dt \u003d dL di dtdi.

7. Die EMK der Selbstinduktion unter Berücksichtigung der letzten Beziehung wird durch die folgende Gleichung dargestellt:

ε si \u003d - L + dL di.

8. Wenn die Induktivität unabhängig von der Größe des Stroms ist, wird die Gleichung vereinfacht

ε si \u003d - L dt di.

9. Somit ist die EMK der Selbstinduktion proportional zur Änderungsrate des Stromwerts.

10. Wenn Sie die Schaltung mit Strom versorgen,

der in Abb. 14.1.3 gezeigte Stromwert in der Schaltung steigt aufgrund des Phänomens der Selbstinduktion über einen bestimmten Zeitraum von Null auf Nennwert an. Die resultierenden Extraströme sind gemäß der Lenz-Regel immer in die entgegengesetzte Richtung gerichtet, d.h. sie entmutigen ihre Sache. Sie verhindern einen Anstieg des Stroms im Stromkreis. In einer gegebenen

fall, wenn der Schlüssel geschlossen ist, die Glühbirne Abb. 13.1.3. Ströme schließen und brechenes blinkt nicht sofort und seine Intensität wird für einige Zeit zunehmen.

11. Wenn der Schalter an Position 1 angeschlossen ist, verhindern die Extra-Ströme einen Anstieg des Stroms im Stromkreis, und in Position 2 hingegen verlangsamen die Extra-Ströme den Abfall des Hauptstroms. Zur Vereinfachung der Analyse nehmen wir an, dass der in der Schaltung enthaltene Widerstand R den Widerstand der Schaltung, den Innenwiderstand der Quelle und den aktiven Widerstand der Spule L charakterisiert. In diesem Fall hat das Ohmsche Gesetz die Form:

ε + εsi \u003d iR,

wobei ε die EMK der Quelle ist, ε si die EMK der Selbstinduktion ist, i der Momentanwert des Stroms ist, der eine Funktion der Zeit ist. Wir setzen die Selbstinduktions-EMF-Gleichung in das Ohmsche Gesetz ein:

L dt di + iR \u003d & epsi;.

12. Wir teilen die Variablen in der Differentialgleichung:

	Ldi \u003d (& epsi; - iR) dt,
		(ε −iR)

und integrieren unter der Annahme, dass L eine Konstante ist: L ∫ ε - di iR \u003d ∫ dt,

R L ln (& epsi; - iR) \u003d t + const.

Es ist ersichtlich, dass die allgemeine Lösung der Differentialgleichung wie folgt dargestellt werden kann:

i (t) \u003d R ε - cons te - RL t.

14. Die Integrationskonstante wird aus den Anfangsbedingungen bestimmt. Bei t \u003d 0

in im Moment der Stromversorgung ist der Strom in der Schaltung Null i (t) \u003d 0. Wenn wir den Nullstromwert einsetzen, erhalten wir:

const \u003d R ε.

15. Die Lösung von Gleichung i (t) hat die endgültige Form:

i (t) \u003d
			- eR.

16. Insbesondere aus der Gleichung folgt, dass bei geschlossenem Schlüssel (Abb. 13.1.1) die Stromstärke exponentiell ansteigt.

C2. Die Box gleitet nach dem Aufprall am Punkt A entlang einer schiefen Ebene mit einer Anfangsgeschwindigkeit v0 \u003d 5 m / s nach oben. Am Punkt B verlässt die Box eine schiefe Ebene. In welchem \u200b\u200bAbstand S von der schiefen Ebene fallen die Kästen? Der Reibungskoeffizient der Box in der Ebene beträgt μ \u003d 0,2. Die Länge der schiefen Ebene AB \u003d L \u003d 0,5 m, der Neigungswinkel der Ebene α \u003d 300. Luftwiderstand vernachlässigen.

1. Beim Bewegen von einer Ausgangsposition wurde die Box ursprünglich gemeldet

Abb. 14.2. Flugboxkinetische Energie wird umgewandelt, um gegen Kraft zu arbeiten

reibung, kinetische Energie am Punkt B und eine Erhöhung der potentiellen Energiebox:

mv 0 2	Mv B 2	+ μ mgLcosα + mgLcosα; v0 2 \u003d vB 2 + 2 gLcos & epsi; (& mgr; + 1);
	v B \u003d	v0 2 - 2 gLcosα (μ + 1) \u003d 25 - 2 10 0,5 0,87 1,2 4

2. Ab Punkt B bewegt sich die Box auf einem parabolischen Pfad:

	x (t) \u003d vB cos & agr; t;		y (t) \u003d h + vB sin α t -
	y (τ) \u003d 0; h \u003d Lcosα;
gτ 2	- vB sin ατ - Lcosα \u003d 0; 5τ			- 2 & tgr; - \u200b\u200b0,435 \u003d 0;			- 0,4 & tgr; - \u200b\u200b0,087
	τ \u003d 0,2 +	0,04 + 0,087 ≤ 0,57c;

3. Der Abstand von der schiefen Ebene zum Einfallspunkt: x (τ) \u003d vB cosατ ≈ 4 0,87 0,57 ≈ 1,98 m;

C3. Ein ideales einatomiges Gas in einer Menge von ν \u003d 2 mol wurde zuerst abgekühlt, der Druck um das Zweifache verringert und dann auf die Anfangstemperatur T1 \u003d 360 K erhitzt. Wie viel Wärme erhielt das Gas in Abschnitt 2–3?

1. Gastemperatur in Zustand 2:

\u003d ν RT;

T 2 \u003d

p 1 V \u003d v RT;

2 \u003d 180 K;

2. Änderung der inneren Energie des Gases

auf dem Grundstück 2 → 3:

→3

ν R (T - T);

Abbildung 14.3. Änderung des Gaszustands

U2 → 3 \u003d 1,5

2 8,31 180 ≈ 4487 J;

3. Die Punkte 2 und 3 liegen daher auf einer Isobare:

pV \u003d ν RT;

ν RT2

\u003d ν RT 3;

pV3 \u003d ν RT3;

4. Gasbetrieb in Abschnitt 2 → 3:

A2 → 3 \u003d p (V3 - V2) \u003d νR (T3 - T2) ≈ 2992 J; 5. Vom Gas aufgenommene Wärme:

Q \u003d U2 → 3 + A2 → 3 ≤ 7478 J;

C4. Der Stromkreis besteht aus einer EMK-Quelle mit ε \u003d 21 V mit einem Innenwiderstand von r \u003d 1 Ω, Widerständen R1 \u003d 50 Ω, R2 \u003d 30 Ω, einem Voltmeter mit eigenem Widerstand RV \u003d 320 Ω und einem Amperemeter mit einem Widerstand von RA \u003d 5 Ω. Instrumentenablesungen ermitteln.

1. Lastwiderstand:

RV, A \u003d RV + RA \u003d 325 Ohm; R1,2 \u003d R1 + R2 \u003d 80 Ohm; V ≤ 20,4 B;

C5 Ein Teilchen mit einer Masse von m \u003d 10 - 7 kg und einer Ladung q \u003d 10 - 5 C bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit v \u003d 6 m / s in einem Kreis in einem Magnetfeld mit Induktion B \u003d 1,5 T. Der Mittelpunkt des Kreises befindet sich auf der optischen Hauptachse der Sammellinse, und die Ebene des Kreises ist senkrecht zur optischen Hauptachse und befindet sich in einem Abstand d \u003d 15 cm von dieser. Die Brennweite der Linse beträgt F \u003d 10 cm. Wie groß ist der Radius des Radius des Partikelbildes in der sich bewegenden Linse?

1. Der Bewegungsradius des Partikels:

QvB; R \u003d

2. Vergrößerung der Linse:

;; f \u003d

30 cm; Γ \u003d 2;

d - F.

3. Bildradius:

R * \u003d 2R \u003d

2 mv \u003d

2 10− 7 6

≤ 0,08 m;

10− 5 1,5

C6. Licht mit einer Wellenlänge von λ \u003d 600 nm fällt senkrecht zu einer Platte mit einer Fläche von S \u003d 4 cm2 ein, die 70% reflektiert und 30% des einfallenden Lichts absorbiert. Leistung eines Lichtstroms N \u003d 120 W. Welchen Druck übt das Licht auf die Platte aus?

1. Leichter Druck auf die Platte:						120 (1+ 0,7)
		(1 + ρ) \u003d			+ ρ) =				≈ 1,7 10	−3
							−4