Содержание

Тесты по теме Электромагнитная индукция с ответами (11 класс, физика)

Сложность: знаток.Последний раз тест пройден более 24 часов назад.

  1. Вопрос 1 из 10

    Выберите единицу электромагнитной индукции, выраженную в основных единицах СИ

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 56% участников
    • 44% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Следующий вопросОтветить
  2. Вопрос 2 из 10

    По какой формуле вычисляется сила Лоренца?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 67% ответили правильно
    • 67% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить
  3. Вопрос 3 из 10

    Закончите предложение «Электродвижущая сила самоиндукции прямо пропорциональна …»

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 57% ответили правильно
    • 57% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить
  4. Вопрос 4 из 10

    В катушке с индуктивностью 2 Гн течет ток 4 А. При размыкании цепи ток уменьшился до нуля за 80 мс. Определите ЭДС самоиндукции

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 58% участников
    • 42% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить
  5. Вопрос 5 из 10

    Сила тока уменьшилась в 2 раза. Как изменилась энергия магнитного поля?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 55% ответили правильно
    • 55% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить
  6. Вопрос 6 из 10

    Как измениться энергия магнитного поля катушки, если силу тока увеличить в 2 раза, а количество витков в обмотке увеличить в 3 раза?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 63% участников
    • 37% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить
  7. Вопрос 7 из 10

    Выберите возможную траекторию заряженных частиц в однородном магнитном поле

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 54% ответили правильно
    • 54% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить
  8. Вопрос 8 из 10

    Укажите способ усиления магнитного действия катушки с током

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 72% ответили правильно
    • 72% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить
  9. Вопрос 9 из 10

    Магнитный поток через замкнутый контур сопротивлением 10 Ом изменился с 35 мВб до 15 мВб. Определите заряд, который пройдет по контуру

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 61% ответили правильно
    • 61% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить
  10. Вопрос 10 из 10

    Чему равна скорость изменения магнитного потока в замкнутом проводящем контуре, если ЭДС индукции в нем равен 2 В?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 51% ответили правильно
    • 51% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

ТОП-5 тестовкоторые проходят вместе с этим

Тесты по теме «Электромагнитная индукция» с ответами рассчитаны на учеников старшей школы. С его помощью можно быстро и качественно подготовиться к занятию. Вопросы проверяют понимание электромагнитной индукции как физического процесса. Для выполнения заданий нужно знать законы, формулы, в том числе и для вычисления силы Лоренца. Представленные вопросы разного уровня сложности, что позволяет объективно оценить свои знания.

Тест «Магнитная индукция» (11 клас) целесообразно использовать в процессе подготовки к самостоятельной, тематической контрольной или итоговой работе по физике.

Рейтинг теста

Средняя оценка: 3.1. Всего получено оценок: 281.

А какую оценку получите вы? Чтобы узнать — пройдите тест.

Урок 10. электромагнитные волны — Физика — 11 класс

Физика, 11 класс

Урок 10. Электромагнитные волны

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. Основные положения электромагнитной теории Максвелла и опытное доказательство Герцем существования электромагнитных волн.
  2. Электромагнитная волна и её характеристики, вихревое поле, шкала электромагнитных волн.

Глоссарий по теме

Вихревым электрическим полем называется поле, силовые линии которого нигде не начинаются и не заканчиваются, представляют собой замкнутые линии.

Электромагнитное поле – особая форма материи, осуществляющая электромагнитное взаимодействие.

Электромагнитные волны – это электромагнитные колебания, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.

Точечный источник излучения – это источник, размеры которого много меньше расстояния, на котором оценивается его действие, и он посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью.

Плотностью потока электромагнитного излучения называют отношение электромагнитной энергии переносимой волной за время через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади на время.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2016. – С. 140-150

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.-М.:Дрофа,2009.- С.20-22

Основное содержание урока

Часто вы слышите от заботливых мам: «Не клади телефон под подушку! Не сиди долго за компьютером. Не находись долго около микроволновки! Не носи телефон в кармане! Вредно для здоровья, опасно для жизни, есть риск заболеть раковыми заболеваниями, действуют электромагнитные волны».

Вселенная-это океан электромагнитных излучений. Человек живет в нем, не замечая волн, проникающих в окружающее пространство. Включив лампочку или греясь у камина, человек заставляет источник этих волн работать, не задумываясь об их свойствах. Открытие природы электромагнитного излучения, позволило человечеству в течение XX века освоить и ввести в эксплуатацию различные его виды.

Сегодня мы поговорим об электромагнитных волнах, что это? Каковы его характеристики?

Когда мы слышим слово «волна», что вы себе представляете? Волны на море, на реке, волна в ванной комнате, и т.д. это механические волны. Механика переводится как движение. Мы их видим и способны определить его характеристики. Вспомним, какие величины характеризуют механические волны.

Период – это время, за которое совершается одно колебание. Период обозначается буквой Т, измеряется в секундах. Определяется по формуле:

Частота – это число колебаний в единицу времени. Частота — обозначается буквой ν (ню), измеряется в герцах Гц и определяется по формуле:

Амплитуда – это наибольшее отклонение от положения равновесия. Амплитуда – обозначается буквой А, измеряется в метрах.

Длина волны — это кратчайшее расстояние между точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Обозначается буквой лямбда λ, измеряется в метрах м,

Скорость — υ, м/с

Механические волны имеют много общего с электромагнитными волнами, но есть и существенные различия. Они распространяются в твердой, жидкой, газообразной среде, можем ли мы обнаружить их нашими чувствами? Да, в твердых средах-это могут быть землетрясения, колебания струн музыкальных инструментов. В жидкости — волны в море, в газах-это распространение звуков. С электромагнитными волнами не все так просто. Мы не чувствуем и не осознаем, сколько электромагнитных волн пронизывает наше пространство. Радиоволны, телевизионные волны, солнечный свет, Wi-Fi, излучение мобильного телефона и многое другое являются примерами электромагнитного излучения. Если бы мы могли видеть их, мы не смогли бы видеть друг друга за столькими электромагнитными волнами. Электромагнитные волны играют огромную роль в жизни современного человека — с их помощью мы передаем информацию, общаемся, обмениваемся данными, изучаем окружающий мир и многое другое. Сегодня мы должны понять понятие электромагнитных волн, выяснить, как получить электромагнитные волны и какими свойствами они обладают.

Какова история открытия электромагнитных волн? В 1820 году Эрстед обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики — электромагнетизма. В 1831 году Фарадей открыл явление электромагнитной индукции: переменное магнитное поле создает переменный электрический ток. В 1864 году Максвелл предположил, что при изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле. В 1887 году Герц экспериментально подтвердил гипотезу Максвелла о существовании электромагнитного поля.

Для подтверждения гипотезы Максвелла о существовании электромагнитного поля необходимо было экспериментально открыть электромагнитные волны. Это сделал немецкий физик Генрих Герц, который использовал устройство, названное в его честь вибратором Герца-открытый колебательный контур.

Генрих Герц

(1857–1894)

Простейшая система, в которой возникают электромагнитные колебания, называется колебательным контуром.

Для того, чтобы иметь колебания в цепи, необходимо зарядить конденсатор. В результате периодической перезарядки конденсатора в цепи возникают колебания. Между обкладками конденсатора возникает переменное электрическое поле. А вокруг него переменное магнитное поле, вихрь и вихрь переменного электрического поля и др. Таким образом, в пространстве электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитных волн. Генри Герц измерил частоту ν гармонических колебаний в цепи и длину λ электромагнитной волны и определил скорость электромагнитной волны:

υ = λ·ν

Значение скорости электромагнитной волны, полученное в эксперименте Герца, совпало со значением скорости электромагнитной волны по гипотезе Максвелла с = 299 792 458 м = 300 000 км/с. Чтобы сделать излучение более интенсивным, необходимо увеличить циклическую частоту. По формуле: ω=1/√(L∙C) частота зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора. Так, необходимо уменьшить индуктивность L и электрическую емкость C. для этого необходимо уменьшить количество витков катушки и раздвинуть обкладки конденсатора. Закрытый колебательный контур превращается в открытый – прямой проводник. Проводник был разрезан, оставляя зазор, чтобы поставить шары и зарядить до высокой разности потенциалов. В результате между шариками проскакивала искра. Возбуждая в вибраторе с помощью источника высокого напряжения, серии импульсов быстроизменяющегося тока, Герц получал электромагнитные волны высокой частоты. Электромагнитные волны регистрировались Герцем с помощью приемного вибратора (резонатора), который является тем же устройством, что и излучающий вибратор

Итак, процесс взаимного порождения электрического поля переменным магнитным полем и изменение магнитного поля электрическое поле может продолжать распространяться, захватывая новые области пространства. Переменные электрическое и магнитное поля, распространяющиеся в пространстве и генерирующие друг друга, называются электромагнитной волной.

Электромагнитное поле-особая форма материи, осуществляющая электромагнитное взаимодействие. И это поле имеет совершенно иную природу, чем электростатическое. Линии натяжения не имеют начала и конца, они замкнуты. Отсюда и название вихревого поля. Вихревое электрическое поле-это поле, силовые линии которого не начинаются и не заканчиваются нигде, а являются замкнутыми линиями.

Чем быстрее меняется магнитная индукция, тем больше напряженность электрического поля. Сила, действующая на заряд со стороны вихревого электрического поля, равна:

Но, в отличие от электростатического поля, работа вихревого электрического поля на замкнутой линии не равна нулю. Так как при перемещении заряда вдоль замкнутой линии напряженности электрического поля работа на всех участках пути имеет один и тот же знак, потому, что сила и перемещение совпадают по направлению.

Согласно теории Максвелла, электромагнитная волна переносит энергию. Энергия электромагнитного поля волны в данный момент времени меняется периодически в пространстве с изменением векторов  и Электрическое и магнитное поля в электромагнитной волне перпендикулярны друг к другу, причем каждое из них перпендикулярно к направлению распространения волны:

Таким образом, электромагнитная волна является поперечной волной. Электромагнитная волна излучается колеблющимися зарядами, при этом важно, чтобы заряды двигались с ускорением. Электромагнитная волна, как и механическая, характеризуется периодом и частотой колебаний, длиной волны и скоростью распространения. Период Т – это время одного колебания. Частота ν – это число колебаний за одну секунду. Длина волны λ — это расстояние, на которое распространяется электромагнитная волна за время одного периода. В вакууме для электромагнитной волны период Т и частота ν и длина волны λ связаны соотношениями:

Герц не только открыл электромагнитные волны, но и показал, что они ведут себя подобно другим волнам. Они поглощаются, отражаются, преломляются, наблюдаются явления интерференции и дифракции волн. Вычисленная на основании гипотезы Максвелла скорость электромагнитной волны совпала с наблюдаемой в опытах скоростью света. Это совпадение позволило предположить, что свет является одним из видов электромагнитных волн.

Свойства электромагнитных волн:

Отражение электромагнитных волн: волны хорошо отражаются от металлического листа, причем угол падения равен углу отражения;

Поглощение волн: электромагнитные волны частично поглощаются при переходе через диэлектрик;

Преломление волн: электромагнитные волны меняют свое направление при переходе из воздуха в диэлектрик;

Интерференция волн: сложение волн от когерентных источников;

Дифракция волн: отгибание волнами препятствий.

Фронтом волны называется геометрическое место точек, до которых дошли возмущения в данный момент времени. Поверхность равной фазы называется волновой поверхностью. Плоской волной называется волна, у которой волновая поверхность — плоскость. Линия, перпендикулярная волновой поверхности, называется лучом. Электромагнитная волна, как мы уже сказали, переносит энергию. Луч указывает направление, в котором волна переносит энергию. Тогда для плоской электромагнитной волны скорость, которой перпендикулярна поверхности площадью s, то можно ввести понятие плотность потока излучения. Плотностью потока электромагнитного излучения называют отношение электромагнитной энергии переносимой волной за время через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади на время.

Иногда ее называют интенсивностью волны. Плотностью потока электромагнитного излучения пропорциональна четвертой степени циклической частоты.

Источники излучения электромагнитных волн разнообразны, но самым простым является точечный источник. Точечный источник излучения – это источник, размеры которого много меньше расстояния, на котором оценивается его действие, и он посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью (например, звёзды).

Длина электромагнитных волн различна: от значений порядка 1013 м (низкочастотные колебания) до 10-10 м (γ-лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Принято выделять низкочастотное излучение, радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, -излучение. Атомные ядра испускают самое коротковолновое -излучение. Особого различия между отдельными излучениями нет. Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации. Электромагнитные волны обнаруживаются, в конечном счете, по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 км/с. Если мысленно разложить эти виды по возрастанию частоты или убыванию длины волны, то получится широкий непрерывный спектр – шкала электромагнитных излучений.

Сегодня мы знаем, что к опасным видам излучения относятся: гамма-излучение, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение, остальные – безопасны. Распределение электромагнитных излучений по диапазонам условное и резкой границы между областями нет. Вся шкала электромагнитных волн является подтверждением того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами.

В зависимости от своей частоты или длины волны электромагнитные волны имеют различное применение. Они несут людям пользу и вред. Бытовые обогревательные приборы, приборы для приготовления еды, телефоны, компьютеры, вышки сотовой связи и телебашни, электропровода излучают электромагнитные волны. Больше других источников электромагнитные волны у нас дома излучают мобильные телефоны, микроволновые печи, холодильники, электрические кухонные плиты. Самым мощным источником излучения являются линии электропередач, и строить жилые дома под ними, воспрещено. Антенны радиопередатчиков нельзя устанавливать на сооружениях, в которых живут люди. Эмбрионы и ткани, находящиеся в стадии роста, больше всего подвержены влиянию волн, воздействуют электромагнитное поле на центральную нервную систему и мышцы тела. Это влияние становится причиной бессонницы и дисфункций в неврологической области, нарушения частоты биений сердца и скачков давления. Но есть, и полезные свойства электромагнитных волн. Их используют в физиотерапевтическом лечении некоторых болезней так как они способствуют быстрому заживлению тканей, останавливает развитие воспалительных процессов. Мы сегодня исключить полностью общение с электромагнитными волнами не можем, но чтобы обезопасить себя дома, надо грамотно устанавливать бытовые устройства в комнатах.

Итак, свойства электромагнитных волн:

1. Электромагнитная волна представляет собой распространение в пространстве с течением времени переменных (вихревых) электрических и магнитных полей.

2. Электромагнитные волны излучаются зарядами, которые движутся с ускорением, например, при колебаниях. Причем, чем больше ускорение колеблющихся зарядов, тем больше интенсивность излучения волны.

3. Векторы  и в электромагнитной волне перпендикулярны друг другу и перпендикулярны направлению распространения волны.

4.Электромагнитная волна является поперечной.

Разбор тренировочного задания

1. Определить, на какой частоте работает передатчик, если длина излучаемых им волн равна 200 м.

Дано:

𝛌=200 м

с=3·108 м/с

𝞶 -?

Решение:

Частоту выражаем через длину волны и скорость.

Ответ:

2. Ёмкость конденсатора колебательного контура Какова индуктивность катушки контура, если идет прием станции, работающей на длине волны 1000 метров?

Дано:

𝛌= 1000 м

с=3·108 м/с

L- ?

Решение:

Формула Томсона для периода колебаний:

Период колебаний выражаем через длину волны и скорость:

Ответ:

Подготовка к ЕГЭ по физике

Урок 1. Повторение раздела кинематика. Решение задач в формате ЕГЭ

Видео Тест

Урок 2. Повторение раздела «Динамика». Решение задач в формате ЕГЭ

Видео Тест

Урок 3. Повторение раздела «Законы сохранения». Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 4. Статика и гидростатика. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 5. Механические колебания. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 6. Повторяем молекулярно-кинетическую теорию газов. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 7. Тепловые машины. Работа газа и КПД цикла.

Видео Тест

Урок 8. Фазовые переходы в веществе. Уравнение теплового баланса.

Видео Тест

Урок 9. Повторяем электростатику. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 10. Постоянный электрический ток. Основные законы и правила. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 11. Магнитное поле. Сила Ампера и Лоренца. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 12. Электромагнитная индукция. Электромагнитные колебания. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 13. Геометрическая оптика. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 14. Основы квантовой теории. Фотоэффект. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест

Урок 15. Физика атома. Физика атомного ядра. Решение задач в формате ЕГЭ.

Видео Тест


Автор и методист
Андрей Юрьевич Хотунцев, автор учебных и методических пособий, учитель физики, школа № 1535.

Тест по теме Электромагнитная индукция. Магнитный поток 9 класс

Вариант 1

1.Кто открыл явление электромагнитной индукции? А). X. Эрстед Б). Ш. Кулон. В). А. Вольта. Г). А. Ампер Д) М. Фарадей. Е). Д. Максвелл.

2.Как называется физическая величина, равная произве­дению модуля В индукции магнитного поля на площадь S поверхности, пронизываемой магнитным полем, и косинус угла а между вектором В индукции и нормалью п к этой поверхности?

А. Индуктивность. Б. Магнитный поток. В. Магнитная индукция. Г. Са­моиндукция. Д. Энергия магнитного поля.

3.Как называется единица измерения магнитного потока? А. Тесла. Б. Вебер. В. Гаусс. Г. Фарад. Д. Генри.

4.Контур площадью 1000 см2 находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, угол между вектором Виндукции и нормалью к поверхности контура 60°. Ка­ков магнитный поток через контур? А. 250 Вб. Б. 1000 Вб. В. 0,1 Вб. Г. 2,5 · 10-2 Вб. Д. 2,5 Вб.

5.Явление электромагнитной индукции наблюдается, когда…

1)….постоянный магнит покоится внутри замкнутой катушки.

2)….постоянный магнит удаляют из замкнутой катушки.

3)….включают ток в катушке, находящейся над второй замкнутой катушкой.

4)….постоянный магнит вносят в незамкнутую катушку.

А) только 1; Б) только 2; В) 2 и 3; Г) 2,3 и 4.

Вариант 2

1. Как называется явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного по­тока через контур?

А. Электростатическая индукция. Б. Явление намагничивания. В. Сила Ампера. Г. Сила Лоренца. Д. Электролиз. Е. Электромагнитная индукция.

2.Каким из приведенных ниже выражений определяется магнитный поток?

A. BScosα. Б. . В. qvBsinα. Г. qvBI. Д. IBlsina.

3.Единицей измерения какой физической величины является 1 Вебер?

А. Индукции магнитного поля. Б. Электроемкости. В. Самоиндукции. Г. Магнитного потока. Д. Индуктивности

4. Контур площадью 200 см2 находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, угол между вектором В индукции и нормалью к поверхности контура 60°. Ка­ков магнитный поток через контур? А. 50 Вб. Б. 2 · 10-2 Вб. В. 5 · 10-3 Вб. Г. 200 Вб. Д. 5 Вб.

5.Катушка замкнута на гальванометр. В первом случае в катушку вдвигают электромагнит, во втором – катушку надевают на электромагнит. Ток в катушке

1) возникает только в первом случае;

2) возникает только во втором случае;

3) возникает в обоих случаях;

4) не возникает ни в одном из двух случаев.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/292643-test-po-teme-jelektromagnitnaja-indukcija-mag

Что такое электромагнитная индукция. Физика, 9 класс: уроки, тесты, задания.

1. Открытие электромагнитной индукции

Сложность: лёгкое

1
2. Величина индукционного тока

Сложность: лёгкое

1
3. Индукционная плита

Сложность: лёгкое

1
4. Электромагнитные явления

Сложность: среднее

2
5. Наблюдение электромагнитной индукции

Сложность: среднее

2
6. Развитие электротехники

Сложность: среднее

2
7. Возникновение индукционного тока

Сложность: сложное

3
8. Индукционный ток

Сложность: сложное

3
9. Опыты по электромагнитной индукции

Сложность: сложное

4

Тест по физике Электромагнитное поле для 9 класса. 1 вариант

Вариант 1 Часть

Вариант 1 При выполнении заданий части 1 запишите номер выполняемого задания, а затем номер выбранного ответа или ответ. Единицы физических величин писать не нужно. 1. По проводнику течѐт постоянный электрический

Подробнее

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ 1.Внутри катушки, соединенной с гальванометром, находится малая катушка, подключенная к источнику постоянного тока. В каком из перечисленных опытов гальванометр

Подробнее

Отложенные задания (40)

Отложенные задания (40) На рисунках изображены постоянные магниты с указанием линий магнитной индукции полей, создаваемых ими, и магнитные стрелки. На каком из рисунков правильно изображено положение магнитной

Подробнее

ПОДГОТОВКА ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ.

ПОДГОТОВКА ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. 1. Какой буквой в физике принято обозначать Магнитная индукция? Магнитный поток? Индуктивность? ЭДС индукции? Активная длина проводника? Магнитная проницаемость среды? Энергия

Подробнее

ЗАДАНИЙ ЧАСТЬ «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ».

ФИЗИКА 11.1 класс. Профиль. БАНК ЗАДАНИЙ ЧАСТЬ 2 «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ». 1. Подберите наиболее правильное продолжение фразы «Магнитные поля создаются…»: A. атомами железа. Б. электрическими зарядами. B. магнитными

Подробнее

11 класс. 1 полугодие

Обязательный минимум по предмету физика 11 класс 1 полугодие Основные понятия: Магнитное поле. Взаимодействие токов. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Сила Ампера. Сила Лоренца. Электромагнитная

Подробнее

Часть А. n n A A 3) A

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА Кириллов А.М., учитель гимназии 44 г. Сочи (http://kirilladrey7.arod.ru/) Данная подборка тестов сделана на основе учебного пособия «Веретельник В.И., Сивов Ю.А., Толмачева Н.Д., Хоружий

Подробнее

Решение задач по теме «Магнетизм»

Решение задач по теме «Магнетизм» Магнитное поле- это особая форма материи, которая возникает вокруг любой заряженной движущейся частицы. Электрический ток- это упорядоченное движение заряженных частиц

Подробнее

/10. 1) к нам 2) от нас 3) вверх 4) вниз

Направление магнитного поля 1. По двум тонким прямым проводникам, параллельным друг другу, текут одинаковые токи I (см. рисунок). Как направлен вектор индукции создаваемого ими магнитного поля в точке

Подробнее

9 класс Тесты для самоконтроля ТСК

ТСК 9.3.21 1.Выберите верное(-ые) утверждение(-я). А: магнитные линии замкнуты Б: магнитные линии гуще располагаются в тех областях, где магнитное поле сильнее В: направление силовых линий совпадает с

Подробнее

9.Электродинамика. Магнетизм.

9.Электродинамика. Магнетизм. 005 1.Силу Лоренца можно определить по формуле А) F = q υ Bsinα. B) F = I Δ l Bsinα. C) F = qe. D) F = k. E) F = pgv..токи, возникающие в массивных проводниках, называют А)

Подробнее

Магнитное поле. Тест 1

Магнитное поле. Тест 1 1. Магнитное поле: чем создается, чем обнаруживается. 1.1 Магнитное поле создается (выберите правильные варианты ответа): 1) заряженными частицами 2)!!! постоянными магнитами 3)!!!

Подробнее

Отложенные задания (25)

Отложенные задания (25) В области пространства, где находится частица с массой 1 мг и зарядом 2 10 11 Кл, создано однородное горизонтальное электрическое поле. Какова напряжённость этого поля, если из

Подробнее

Движение зарядов и токов в магнитном поле

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Кафедра физики Утверждаю Зав. каф. Физики Е.М. Окс 2012г. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ Часть 2 Движение

Подробнее

2,5 2,5. a x, м/с 2 2,5

Часть 1 Ответами к заданиям 1 4 являются цифра, число или последовательность цифр. Запишите ответ в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите в БЛАНК ОТВЕТОВ 1 справа от номера соответствующего задания,

Подробнее

Вариант 1 I 3 I 1 I 2 I 4

Вариант 1 1. В некоторой системе отсчета электрические заряды q 1 и q 2 неподвижны. Наблюдатель А находится в покое, а наблюдатель В движется с постоянной скоростью. Одинакова ли по величине сила взаимодействия

Подробнее

Задания А13 по физике

Задания А13 по физике 1. Прямой тонкий провод длиной 1,5 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл. По проводу течет постоянный электрический ток силой 5 А. Чему может быть равна по модулю

Подробнее

ФИЗИКА ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ОКР 2

ФИЗИКА ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ОКР 2 1.1. По мере удаления от заряда напряженность поля, создаваемого им, А) усиливается; В) не изменяется; Б) ослабевает; Г) однозначного ответа нет. 1.2. Движение каких

Подробнее

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция Явление электромагнитной индукции Электромагнитная индукция явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его. Явление

Подробнее

Задание 1. Ответ: 31.

Задание 1. Установите соответствие между физическими величинами, описывающими протекание постоянного тока через резистор, и формулами для их расчёта. В формулах использованы обозначения: R сопротивление

Подробнее

Вариант Задание 1

Параграфы 88-93 повторить выполнить упражнение 12. Выполнить тест Вариант 3679536 1. Задание 1 На рисунке изображены графики зависимости модуля скорости движения четырёх автомобилей от времени. Один из

Подробнее

Задания А14 по физике

Задания А14 по физике 1. На рисунках показано положение рамки с током, находящейся в однородном магнитном поле с индукцией. При каком положении рамки магнитный поток, пронизывающий рамку, будет максимальным?

Подробнее

1) к нам 2) от нас 3) вверх 4) вниз

Направление магнитного поля 1. По двум тонким прямым проводникам, параллельным друг другу, текут одинаковые токи I (см. рисунок). Как направлен вектор индукции создаваемого ими магнитного поля в точке

Подробнее

Ответ: 35. Ответ: 21.

Задачи по теме «Электродинамика» (тексты Демидовой М.Ю. ЕГЭ-2017) Вариант 1 Задание 14. Пять одинаковых резисторов с сопротивлением 1 Ом соединены в электрическую цепь, через которую течёт ток I = 2 А

Подробнее

Лекц ия 21 Электромагнитная индукция

Лекц ия 21 Электромагнитная индукция Вопросы. Опыты Фарадея. Направление индукционного тока. Правило Ленца. Электродвижущая сила индукции. Закон электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле.

Подробнее

Отложенные задания (23)

Отложенные задания (23) Виток провода находится в магнитном поле, перпендикулярном плоскости витка, и своими концами замкнут на амперметр. Магнитная индукция поля меняется с течением времени согласно графику

Подробнее

Задачи для самостоятельной работы

Задачи для самостоятельной работы Закон Кулона. Напряженность. Принцип суперпозиции для электростатического поля. Потенциал. Работа электрического поля. Связь напряженности и потенциала. 1. Расстояние

Подробнее

Вопросы к зачету. 1) и 2) и 3) и 4) и

Вопросы к зачету 1. В наборе радиодеталей для изготовления простого колебательного контура имеются две катушки с индуктивностями,, а также два конденсатора, емкости которых и. При каком выборе двух элементов

Подробнее

Физика 9 класс. Тесты, тренажеры, контрольные

Тесты и тренажеры по физике

Физика 9: Строение атома и ядра — 16 вопросов …

Физика 9: Строение ядра — 12 вопросов …

Физика 9: Строение атома — 12 вопросов …

Физика 9: Электромагнитное поле — 16 вопросов …

Физика 9: Электромагнитные колебания и волны — 12 вопросов …

Физика 9: Электромагнитная индукция — 12 вопросов …

Физика 9: Магнитное поле — 12 вопросов …

Физика 9: Механические колебания и волны — 16 вопросов …

Физика 9: Механические волны — 12 вопросов …

Физика 9: Механические колебания — 12 вопросов …

Физика 9: Законы взаимодействия и движения тел — 16 вопросов …

Физика 9: Закон сохранения энергии — 12 вопросов …

ОГЭ 2019 Физика Вариант 1 ФИПИ — 26 вопросов …

Физика 9: Закон всемирного тяготения — 14 вопросов …

Физика 9: Свободное падение — 13 вопросов …

Физика 9: Законы Ньютона — 14 вопросов …

Физика 9: Равноускоренное движение — 19 вопросов …

Физика 9: Равномерное движение — 19 вопросов …


 

Контрольные работы по физике 9 класс

УМК ПерышкинМарон. Дидактические материалы: контрольные работы
УМК ПерышкинГромцева. Контрольные и самостоятельные работы по физике.

К любому УМК — Годова. Физика 9. Контрольные работы в новом формате (годовая)

 

Конспекты по ФИЗИКЕ

 

Физика 9 класс. Основные темы
Часть I. Законы движения и взаимодействия тел

Материальная точка. Траектория. Скорость. Перемещение. Система отсчета.

Определение координаты движущего тела.

Графики зависимости кинематических величин от времени.

Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение. Скорость равноускоренного движения. Перемещение при равноускоренном движении. Свободное падение. Движение тела брошенного вертикально вверх.

Криволинейное движение. Движение по окружности.

Относительность механического движения. Геоцентрическая и гелиоцентрическая система мира. Инерциальная система отсчета.

Первый закон Ньютона.

Второй закон Ньютона.

Третий закон Ньютона.

Закон Всемирного тяготения.

Свободное падение. Невесомость.

Ускорение свободного падения на Земле и других планетах.

Искусственные спутники Земли.

Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Ракеты.

Часть II. Механические колебания и волны. Звук

Механические колебания. Амплитуда. Период, частота. Свободные колебания. Колебательные системы. Маятник.

Зависимость периода и частоты нитяного маятника от длины нити.

Превращение энергии при колебательном движении. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс.

Механические волны. Длина волны. Продольные и поперечные волны. Скорость распространения волны.

Звук. Распространение звука. Скорость звука.

Высота и тембр звука. Громкость звука.

Отражение звука. Эхо. Резонанс.

Часть III. Электромагнитное поле.

Однородное и неоднородное магнитное поле. Графическое изображение магнитного поля.

Направление тока и направление его магнитного поля. Правило буравчика.

Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки.

Индукция магнитного поля.

Магнитный поток. Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция. Направление индукционного тока.

Правило Ленца. Явление самоиндукции. Переменный ток. Получение переменного электрического тока.

Генератор переменного тока. Преобразования энергии в электрогенераторах. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние. Электромагнитное поле. Неоднородное и неоднородное поле. Взаимосвязь электрического и магнитного полей. Влияние электромагнитных излучений на живые организмы.

Конденсатор. Колебательный контур. Получение электромагнитных колебаний. Принципы радиосвязи и телевидения.

Электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитных волн.

Свет – электромагнитная волна. Преломление света. Показатель преломления. Дисперсия света. Типы оптических спектров. Поглощение и испускание света атомами. Происхождение линейчатых спектров.

Часть IV. Строение атома и атомного ядра

Радиоактивность. Альфа, бета и гамма-излучение. Опыты по рассеиванию альфа-частиц.

Планетарная модель атома. Атомное ядро. Протонно-нейтронная модель ядра.

Методы наблюдения и регистрации частиц. Радиоактивные превращения. Экспериментальные методы.

Заряд ядра. Массовое число ядра.

Ядерные реакции. Деление и синтез ядер. Сохранение заряда и массового числа при ядерных реакциях.

Открытие протона и нейтрона. Ядерные силы.

Энергия связи. Дефект масс. Выделение энергии при делении и синтезе ядер.

Использование ядерной энергии.

Ядерный реактор. Преобразование Внутренней энергии ядер в электрическую энергию. Атомная энергетика. Термоядерные реакции. Источники энергии Солнца и звезд.

Дозиметрия. Период полураспада. Закон радиоактивного распада. Влияние радиоактивных излучений на живые организмы.

 


Рекомендуемые материалы для очного контроля знаний


по предмету «Физика 9 класс»:

Контрольно-измерительные материалы. Физика. 9 класс / Н.И.Зорин — М.: ВАКО, 2017 (КИМ)
Контрольные и самостоятельные работы по физике. 9 класс к учебнику Перышкина А.В. — Громцева О.И. (2017, 128с.)
Физика. 9 класс. Дидактические материалы. Марон А.Е., Марон Е.А. (2013, 128с.)
Физика 9 класс. Контрольные измерительные материалы. Бобошина С.Б. (2014, 96с.)


Перейти на Главную страницу сайта.

20.3 Электромагнитная индукция — физика

Изменение магнитных полей

В предыдущем разделе мы узнали, что ток создает магнитное поле. Если природа симметрична, то, возможно, магнитное поле может создать ток. В 1831 году, примерно через 12 лет после открытия, что электрический ток генерирует магнитное поле, английский ученый Майкл Фарадей (1791–1862) и американский ученый Джозеф Генри (1797–1878) независимо друг от друга продемонстрировали, что магнитные поля могут создавать токи.Основной процесс генерации токов с помощью магнитных полей называется индукцией; этот процесс также называют магнитной индукцией, чтобы отличить его от индукционной зарядки, в которой используется электростатическая кулоновская сила.

Когда Фарадей открыл то, что сейчас называется законом индукции Фарадея, королева Виктория спросила его, как можно использовать электричество. «Мадам, — ответил он, — что хорошего в ребенке?» Сегодня токи, индуцированные магнитными полями, необходимы нашему технологическому обществу. Электрический генератор, который можно найти во всем, от автомобилей до велосипедов и атомных электростанций, использует магнетизм для генерации электрического тока.Другие устройства, которые используют магнетизм для индукции токов, включают в себя звукосниматели в электрогитарах, трансформаторы любого размера, определенные микрофоны, ворота безопасности аэропорта и механизмы демпфирования на чувствительных химических весах.

Один из экспериментов Фарадея для демонстрации магнитной индукции заключался в перемещении стержневого магнита через проволочную катушку и измерении возникающего электрического тока через проволоку. Схема этого эксперимента показана на рис. 20.33. Он обнаружил, что ток индуцируется только тогда, когда магнит движется относительно катушки.Когда магнит неподвижен по отношению к катушке, в катушке не индуцируется ток, как показано на рисунке 20.33. Кроме того, перемещение магнита в противоположном направлении (сравните Рис. 20.33 с Рис. 20.33) или изменение полярности магнита (сравните Рис. 20.33 с Рис. 20.33) приводит к возникновению тока в противоположном направлении.

Рисунок 20.33 Движение магнита относительно катушки создает электрические токи, как показано. Такие же токи возникают, если катушку перемещать относительно магнита.Чем больше скорость, тем больше величина тока, и ток равен нулю, когда нет движения. Ток, возникающий при перемещении магнита вверх, имеет направление, противоположное направлению тока, возникающего при перемещении магнита вниз.

Виртуальная физика

Закон Фарадея

Попробуйте это моделирование, чтобы увидеть, как движение магнита создает ток в цепи. Лампочка загорается, чтобы показать, когда течет ток, а вольтметр показывает падение напряжения на лампочке.Попробуйте переместить магнит через четырехвитковую катушку и через двухвитковую катушку. Какая катушка производит более высокое напряжение при одинаковой скорости магнита?

Проверка захвата

Если северный полюс находится влево и магнит перемещается справа налево, при входе магнита в катушку создается положительное напряжение. Какое знаковое напряжение получится, если эксперимент повторить с южным полюсом слева?

  1. Знак напряжения изменится, потому что направление тока изменится при перемещении южного полюса магнита влево.
  2. Знак напряжения останется прежним, потому что направление тока не изменится при перемещении южного полюса магнита влево.
  3. Знак напряжения изменится, потому что величина протекающего тока изменится при перемещении южного полюса магнита влево.
  4. Знак напряжения останется прежним, потому что величина тока не изменится при перемещении южного полюса магнита влево.

Индуцированная электродвижущая сила

Если в катушке индуцируется ток, Фарадей рассуждал, что должна быть так называемая электродвижущая сила , проталкивающая заряды через катушку. Эта интерпретация оказалась неверной; вместо этого внешний источник, выполняющий работу по перемещению магнита, добавляет энергию зарядам в катушке. Энергия, добавляемая на единицу заряда, измеряется в вольтах, поэтому электродвижущая сила на самом деле является потенциалом. К сожалению, название «электродвижущая сила» прижилось, а вместе с ним и возможность спутать его с реальной силой.По этой причине мы избегаем термина электродвижущая сила и просто используем сокращение ЭДС , которое имеет математический символ ε.ε. ЭДС может быть определена как скорость, с которой энергия отбирается от источника на единицу тока, протекающего по цепи. Таким образом, ЭДС — это энергия на единицу заряда , добавленная источником, которая контрастирует с напряжением, которое представляет собой энергию на единицу заряда , высвобождаемую , когда заряды проходят через цепь.

Чтобы понять, почему в катушке возникает ЭДС из-за движущегося магнита, рассмотрим рисунок 20.34, на котором показан стержневой магнит, движущийся вниз относительно проволочной петли. Первоначально через петлю проходят семь силовых линий магнитного поля (см. Изображение слева). Поскольку магнит удаляется от катушки, только пять силовых линий магнитного поля проходят через петлю за короткое время ΔtΔt (см. Изображение справа). Таким образом, когда происходит изменение количества силовых линий магнитного поля, проходящих через область, ограниченную проволочной петлей, в проволочной петле индуцируется ЭДС. Подобные эксперименты показывают, что наведенная ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного поля.Математически мы выражаем это как

ε∝ΔBΔt, ε∝ΔBΔt,

20,24

где ΔBΔB — изменение величины магнитного поля за время ΔtΔt, а A — площадь петли.

Рис. 20.34 Стержневой магнит движется вниз относительно проволочной петли, так что количество силовых линий магнитного поля, проходящих через петлю, со временем уменьшается. Это вызывает индукцию ЭДС в контуре, создающую электрический ток.

Обратите внимание, что силовые линии магнитного поля, которые лежат в плоскости проволочной петли, на самом деле не проходят через петлю, как показано крайней левой петлей на рисунке 20.35. На этом рисунке стрелка, выходящая из петли, представляет собой вектор, величина которого равна площади петли, а направление перпендикулярно плоскости петли. На рисунке 20.35 петля повернута от θ = 90 ° θ = 90 °. до θ = 0 °, θ = 0 ° вклад силовых линий магнитного поля в ЭДС увеличивается. Таким образом, для создания ЭДС в проволочной петле важна составляющая магнитного поля, которая находится на перпендикулярно плоскости петли, то есть Bcosθ.Bcosθ.

Это аналог паруса на ветру.Представьте, что проводящая петля — это парус, а магнитное поле — как ветер. Чтобы максимизировать силу ветра на парусе, парус ориентируют так, чтобы вектор его поверхности указывал в том же направлении, что и ветер, как в самой правой петле на рис. 20.35. Когда парус выровнен так, что его вектор поверхности перпендикулярен ветру, как в крайней левой петле на рис. 20.35, тогда ветер не оказывает силы на парус.

Таким образом, с учетом угла наклона магнитного поля к площади, пропорциональность E∝ΔB / ΔtE∝ΔB / Δt становится равной

E∝ΔBcosθΔt.E∝ΔBcosθΔt.

20,25

Рис. 20.35 Магнитное поле лежит в плоскости крайней левой петли, поэтому в этом случае оно не может генерировать ЭДС. Когда петля поворачивается так, что угол магнитного поля с вектором, перпендикулярным области петли, увеличивается до 90 ° 90 ° (см. Крайнюю правую петлю), магнитное поле вносит максимальный вклад в ЭДС в петле. Точки показывают, где силовые линии магнитного поля пересекают плоскость, определяемую петлей.

Другой способ уменьшить количество силовых линий магнитного поля, проходящих через проводящую петлю на Рисунке 20.35 не для перемещения магнита, а для уменьшения размера петли. Эксперименты показывают, что изменение площади проводящей петли в стабильном магнитном поле вызывает в петле ЭДС. Таким образом, ЭДС, создаваемая в проводящей петле, пропорциональна скорости изменения произведения перпендикулярного магнитного поля и площади петли

. ε∝Δ [(Bcosθ) A] Δt, ε∝Δ [(Bcosθ) A] Δt,

20,26

, где BcosθBcosθ — перпендикулярное магнитное поле, а A — площадь контура.Продукт BAcosθBAcosθ очень важен. Оно пропорционально количеству силовых линий магнитного поля, которые проходят перпендикулярно через поверхность площадью A . Возвращаясь к нашей аналогии с парусом, он будет пропорционален силе ветра на парусе. Он называется магнитным потоком и обозначается как ΦΦ.

Φ = BAcosθΦ = BAcosθ

20,27

Единицей измерения магнитного потока является Вебер (Вб), то есть магнитное поле на единицу площади, или Т / м 2 . Вебер — это также вольт-секунда (Vs).

Индуцированная ЭДС фактически пропорциональна скорости изменения магнитного потока через проводящую петлю.

ε∝ΔΦΔtε∝ΔΦΔt

20,28

Наконец, для катушки, изготовленной из петель Н и , ЭДС в Н в раз сильнее, чем для одиночной петли. Таким образом, ЭДС, наведенная изменяющимся магнитным полем в катушке из Н, витков, составляет

ε∝NΔBcosθΔtA.ε∝NΔBcosθΔtA.

Последний вопрос, на который нужно ответить, прежде чем мы сможем преобразовать пропорциональность в уравнение: «В каком направлении течет ток?» Русский ученый Генрих Ленц (1804–1865) объяснил, что ток течет в том направлении, которое создает магнитное поле, которое пытается сохранить постоянный поток в контуре.Например, снова рассмотрим рисунок 20.34. Движение стержневого магнита вызывает уменьшение количества направленных вверх силовых линий магнитного поля, которые проходят через петлю. Следовательно, в контуре генерируется ЭДС, которая направляет ток в направлении, которое создает более направленные вверх силовые линии магнитного поля. Используя правило правой руки, мы видим, что этот ток должен течь в направлении, показанном на рисунке. Чтобы выразить тот факт, что наведенная ЭДС действует как противодействие изменению магнитного потока через проволочную петлю, в пропорциональность ε∝ΔΦ / Δt вводится знак минус.) внутри катушки, направленной влево. Это будет противодействовать увеличению магнитного потока, направленного вправо. Чтобы увидеть, в каком направлении должен течь ток, направьте большой палец правой руки в желаемом направлении магнитного поля B → катушка, B → катушка, и ток будет течь в направлении, указанном сгибанием ваших пальцев правой руки. Это показано изображением правой руки в верхнем ряду рисунка 20.36. Таким образом, ток должен течь в направлении, показанном на рисунке 4 (а).

На Рисунке 4 (b) направление, в котором движется магнит, изменено на обратное.В катушке направленное вправо магнитное поле B → magB → mag из-за движущегося магнита уменьшается. Закон Ленца гласит, что, чтобы противостоять этому уменьшению, ЭДС будет управлять током, который создает дополнительное направленное вправо магнитное поле B → катушка B → катушка в катушке. Опять же, направьте большой палец правой руки в желаемом направлении магнитного поля, и ток будет течь в направлении, указанном сгибанием ваших пальцев правой руки (Рисунок 4 (b)).

Наконец, на Рисунке 4 (c) магнит перевернут, так что южный полюс находится ближе всего к катушке.Теперь магнитное поле B → magB → mag направлено на магнит, а не на катушку. Когда магнит приближается к катушке, он вызывает увеличение направленного влево магнитного поля в катушке. Закон Ленца гласит, что ЭДС, индуцированная в катушке, будет управлять током в направлении, которое создает магнитное поле, направленное вправо. Это будет противодействовать увеличению магнитного потока, направленного влево из-за магнита. Повторное использование правила правой руки, как показано на рисунке, показывает, что ток должен течь в направлении, показанном на рисунке 4 (c).

Рис. 20.36. Закон Ленца гласит, что ЭДС, индуцированная магнитным полем, будет управлять током, который сопротивляется изменению магнитного потока в цепи. Это показано на панелях (а) — (с) для различных ориентаций и скоростей магнита. Правые руки справа показывают, как применить правило правой руки, чтобы найти, в каком направлении наведенный ток течет вокруг катушки.

Виртуальная физика

Электромагнитная лаборатория Фарадея

Это моделирование предлагает несколько действий.А пока щелкните вкладку Pickup Coil, которая представляет собой стержневой магнит, который вы можете перемещать через катушку. Когда вы это сделаете, вы увидите, как электроны движутся в катушке, и загорится лампочка, или вольтметр покажет напряжение на резисторе. Обратите внимание, что вольтметр позволяет вам видеть знак напряжения при перемещении магнита. Вы также можете оставить стержневой магнит в покое и переместить катушку, хотя наблюдать за результатами сложнее.

Проверка захвата

Сориентируйте стержневой магнит так, чтобы северный полюс был направлен вправо, и поместите приемную катушку справа от стержневого магнита.Теперь переместите стержневой магнит к катушке и посмотрите, в каком направлении движутся электроны. Это такая же ситуация, как показано ниже. Протекает ли ток в симуляции в том же направлении, как показано ниже? Объясните, почему да или почему нет.
  1. Да, ток в моделировании течет, как показано, потому что направление тока противоположно направлению потока электронов.
  2. Нет, ток в моделировании течет в противоположном направлении, потому что направление тока совпадает с направлением потока электронов.

Watch Physics

Наведенный ток в проводе

В этом видео объясняется, как можно индуцировать ток в прямом проводе, перемещая его через магнитное поле. Лектор использует перекрестное произведение , тип векторного умножения. Не волнуйтесь, если вы не знакомы с этим, он в основном объединяет правило правой руки для определения силы, действующей на заряды в проводе, с уравнением F = qvBsinθ.F = qvBsinθ.

Проверка захвата

Какая ЭДС создается на прямом проводе 0.через однородное магнитное поле (0,30 Тл) ? Провод лежит в направлении ŷ . Кроме того, какой конец провода имеет более высокий потенциал — пусть нижний конец провода будет на y = 0, а верхний конец на y = 0,5 м)?

  1. 0,15 В и нижний конец провода будет иметь более высокий потенциал
  2. 0,15 В и верхний конец провода будет иметь более высокий потенциал
  3. 0,075 В и нижний конец провода будет иметь более высокий потенциал
  4. 0.075 В и верхний конец провода будет иметь более высокий потенциал

Рабочий пример

ЭДС, индуцированная в проводящей катушке движущимся магнитом

Представьте, что магнитное поле проходит через катушку в направлении, указанном на рисунке 20.37. Диаметр катушки 2,0 см. Если магнитное поле изменится с 0,020 до 0,010 Тл за 34 с, каковы направление и величина индуцированного тока? Предположим, что катушка имеет сопротивление 0,1 Ом.

Рисунок 20.37 Катушка, через которую проходит магнитное поле B .

Стратегия

Используйте уравнение ε = −NΔΦ / Δtε = −NΔΦ / Δt, чтобы найти наведенную ЭДС в катушке, где Δt = 34sΔt = 34s. Подсчитав количество витков соленоида, мы находим, что у него 16 петель, поэтому N = 16.N = 16. Используйте уравнение Φ = BAcosθΦ = BAcosθ для расчета магнитного потока

Φ = BAcosθ = Bπ (d2) 2, Φ = BAcosθ = Bπ (d2) 2,

20,30

, где d — диаметр соленоида, а мы использовали cos0 ° = 1. cos0 ° = 1. Поскольку площадь соленоида не меняется, изменение магнитного потока через соленоид составляет

ΔΦ = ΔBπ (d2) 2.ΔΦ = ΔBπ (d2) 2.

20,31

Найдя ЭДС, мы можем использовать закон Ома, ε = IR, ε = IR, чтобы найти ток.

Наконец, закон Ленца гласит, что ток должен создавать магнитное поле, которое препятствует уменьшению приложенного магнитного поля. Таким образом, ток должен создавать магнитное поле справа.

Решение

Объединение уравнений ε = −NΔΦ / Δtε = −NΔΦ / Δt и Φ = BAcosθΦ = BAcosθ дает

ε = −NΔΦΔt = −NΔBπd24Δt.ε = −NΔΦΔt = −NΔBπd24Δt.

20,32

Решение закона Ома для тока и использование этого результата дает

I = εR = −NΔBπd24RΔt = −16 (−0,010T) π (0,020 м) 24 (0,10 Ом) (34 с) = 15 мкА.I = εR = −NΔBπd24RΔt = −16 (−0,010T) π (0,020 м) 24 (0,10 Ом) (34 с) = 15 мкА.

20.33

Закон Ленца гласит, что ток должен создавать магнитное поле справа. Таким образом, мы направляем большой палец правой руки вправо и сжимаем пальцы правой руки вокруг соленоида. Ток должен течь в том направлении, в котором указывают наши пальцы, поэтому он входит в левый конец соленоида и выходит на правом конце.

Обсуждение

Давайте посмотрим, имеет ли смысл знак минус в законе индукции Фарадея. Определите направление магнитного поля как положительное. Это означает, что изменение магнитного поля отрицательное, как мы обнаружили выше. Знак минус в законе индукции Фарадея отрицает отрицательное изменение магнитного поля, оставляя нам положительный ток. Следовательно, ток должен течь в направлении магнитного поля, что мы и обнаружили.

Теперь попробуйте определить положительное направление как направление, противоположное направлению магнитного поля, то есть положительное направление находится слева на рисунке 20.37. В этом случае вы обнаружите отрицательный ток. Но поскольку положительное направление находится влево, отрицательный ток должен течь вправо, что опять же согласуется с тем, что мы обнаружили с помощью закона Ленца.

Рабочий пример

Магнитная индукция из-за изменения размера цепи

Схема, показанная на рисунке 20.38, состоит из U-образного провода с резистором, концы которого соединены скользящим токопроводящим стержнем. Магнитное поле, заполняющее область, ограниченную контуром, имеет постоянное значение 0.01 T. Если стержень тянут вправо со скоростью v = 0,50 м / с, v = 0,50 м / с, какой ток индуцируется в цепи и в каком направлении он течет?

Рисунок 20.38 Схема ползунка. Магнитное поле постоянно, и шток тянется вправо со скоростью v . Область изменения, заключенная в цепи, вызывает в цепи ЭДС.

Стратегия

Мы снова используем закон индукции Фарадея, E = −NΔΦΔt, E = −NΔΦΔt, хотя на этот раз магнитное поле остается постоянным и площадь, ограниченная контуром, изменяется.Схема состоит из одного контура, поэтому N = 1. N = 1. Скорость изменения площади ΔAΔt = vℓ.ΔAΔt = vℓ. Таким образом, скорость изменения магнитного потока равна

ΔΦΔt = Δ (BAcosθ) Δt = BΔAΔt = Bvℓ, ΔΦΔt = Δ (BAcosθ) Δt = BΔAΔt = Bvℓ,

20,34

, где мы использовали тот факт, что угол θθ между вектором площади и магнитным полем равен 0 °. Зная ЭДС, мы можем найти ток, используя закон Ома. Чтобы найти направление тока, мы применяем закон Ленца.

Решение

Закон индукции Фарадея дает

E = −NΔΦΔt = −Bvℓ.E = −NΔΦΔt = −Bvℓ.

20,35

Решение закона Ома для тока и использование предыдущего результата для ЭДС дает

I = ER = −BvℓR = — (0,010T) (0,50 м / с) (0,10 м) 20Ω = 25 мкA I = ER = −BvℓR = — (0,010T) (0,50 м / с) (0,10 м) 20Ω = 25 мкА.

20,36

По мере скольжения стержня вправо магнитный поток, проходящий через контур, увеличивается. Закон Ленца говорит нам, что индуцированный ток создаст магнитное поле, которое будет противодействовать этому увеличению. Таким образом, магнитное поле, создаваемое индуцированным током, должно быть на странице.Сгибание петли пальцами правой руки по часовой стрелке заставляет большой палец правой руки указывать на страницу, что является желаемым направлением магнитного поля. Таким образом, ток должен течь по цепи по часовой стрелке.

Обсуждение

Сохраняется ли энергия в этой цепи? Внешний агент должен тянуть стержень с достаточной силой, чтобы просто уравновесить силу на проводе с током в магнитном поле — вспомните, что F = IℓBsinθ.F = IℓBsinθ. Скорость, с которой эта сила действует на стержень, должна уравновешиваться скоростью, с которой цепь рассеивает мощность.Используя F = IℓBsinθ, F = IℓBsinθ, сила, необходимая для протягивания проволоки с постоянной скоростью v , равна

. Fpull = IℓBsinθ = IℓB, Fpull = IℓBsinθ = IℓB,

20,37

, где мы использовали тот факт, что угол θθ между током и магнитным полем составляет 90 ° 0,90 °. Подставляя приведенное выше выражение для тока в это уравнение, получаем

Fpull = IℓB = −BvℓR (ℓB) = — B2vℓ2R. Fpull = IℓB = −BvℓR (ℓB) = — B2vℓ2R.

20,38

Сила, создаваемая агентом, тянущим стержень, равна Fpullv, или Fpullv, или

. Потяните = Fpullv = −B2v2ℓ2R.Потяните = Fpullv = −B2v2ℓ2R.

20,39

Мощность, рассеиваемая схемой, составляет

Pdissipated = I2R = (- BvℓR) 2R = B2v2ℓ2R. Pdissipated = I2R = (- BvℓR) 2R = B2v2ℓ2R.

20,40

Таким образом, мы видим, что Ppull + Pdissipated = 0, Ppull + Pdissipated = 0, что означает, что мощность сохраняется в системе, состоящей из цепи и агента, который тянет стержень. Таким образом, в этой системе сохраняется энергия.

Motional Emf | Физика

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Вычислить 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 — одна из основных причин индукции. Например, магнит, движущийся к катушке, индуцирует ЭДС, а катушка, движущаяся по направлению к магниту, создает аналогичную ЭДС. В этом разделе мы сосредоточимся на движении в магнитном поле, которое является стационарным относительно Земли, производя то, что в общих чертах называется ЭДС движения . Одна из ситуаций, когда возникает двигательная ЭДС, известна как эффект Холла и уже была исследована.Заряды, движущиеся в магнитном поле, испытывают магнитную силу F = qvB sin θ , которая перемещает противоположные заряды в противоположных направлениях и создает em f = Bℓv . Мы увидели, что у эффекта Холла есть приложения, включая измерения B и v . Теперь мы увидим, что эффект Холла является одним из аспектов более широкого явления индукции, и мы обнаружим, что ЭДС движения может использоваться в качестве источника энергии. Рассмотрим ситуацию, показанную на рисунке 1.Стержень перемещается со скоростью v по паре проводящих рельсов, разделенных расстоянием в однородном магнитном поле B . Рейки неподвижны относительно B и подключены к стационарному резистору R . Резистором может быть что угодно, от лампочки до вольтметра. Рассмотрим площадь, ограниченную подвижным стержнем, рельсами и резистором. B перпендикулярно этой области, и площадь увеличивается по мере перемещения стержня. Таким образом, увеличивается магнитный поток между рельсами, стержнем и резистором.При изменении потока возникает ЭДС согласно закону индукции Фарадея.

Рис. 1. (a) ЭДС движения = B v индуцируется между рельсами, когда этот стержень перемещается вправо в однородном магнитном поле. Магнитное поле B находится внутри страницы, перпендикулярно движущемуся стержню и рельсам и, следовательно, к области, окружающей их. (б) Закон Ленца дает направление индуцированного поля и тока, а также полярность наведенной ЭДС.Поскольку поток увеличивается, индуцированное поле направлено в противоположном направлении или за пределы страницы. RHR-2 дает указанное направление тока, и полярность стержня будет управлять таким током. RHR-1 также указывает на такую ​​же полярность стержня. (Обратите внимание, что символ буквы E, используемый в эквивалентной схеме в нижней части части (b), представляет собой ЭДС.)

Чтобы найти величину ЭДС, индуцированной вдоль движущегося стержня, воспользуемся законом индукции Фарадея без знака:

[латекс] \ text {emf} = \ text {N} \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \\ [/ latex].

Здесь и далее «ЭДС» означает величину ЭДС. В этом уравнении N = 1, а поток Φ = BA cos θ . У нас θ = 0º и cos θ = 1, так как B перпендикулярно A . Теперь Δ Φ = Δ ( BA ) = B Δ A , поскольку B является однородным. Обратите внимание, что площадь, выметаемая стержнем, составляет Δ A = Δ x .Ввод этих величин в выражение для ЭДС дает

[латекс] \ text {emf} = \ frac {B \ Delta A} {\ Delta t} = B \ frac {\ ell \ Delta x} {\ Delta t} \\ [/ latex].

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.

Налаживание связей: объединение сил

Между электрической и магнитной силой существует множество связей. 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 индуцированного поля, направление тока и полярность наведенной ЭДС, мы применяем закон Ленца, как это объяснено в Законе индукции Фарадея: Закон Ленца. (См. Рис. 1 (b).) Поток увеличивается, так как увеличивается ограниченная площадь. Таким образом, индуцированное поле должно противостоять существующему и быть вне страницы. Таким образом, RHR-2 требует, чтобы был повернут против часовой стрелки, что, в свою очередь, означает, что верхняя часть стержня положительна, как показано.

ЭДС движения также возникает, если магнитное поле движется и стержень (или другой объект) неподвижен относительно Земли (или некоторого наблюдателя).Мы видели пример этого в ситуации, когда движущийся магнит индуцирует ЭДС в неподвижной катушке. Важно относительное движение. В этих наблюдениях обнаруживается связь между магнитным и электрическим полями. Движущееся магнитное поле создает электрическое поле за счет наведенной ЭДС. 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 могли бы заметить напряжение на металлических стержнях, таких как отвертка, во время обычных движений.Например, простой расчет ЭДС движения стержня длиной 1 м, движущегося со скоростью 3,0 м / с перпендикулярно полю Земли, дает ЭДС = Bℓv = (5,0 × 10 −5 Тл) (1,0 м) (3,0 м). / с) = 150 мкВ. Это небольшое значение согласуется с опытом. Однако есть впечатляющее исключение. В 1992 и 1996 годах с космическим шаттлом были предприняты попытки создать большие двигательные ЭДС. Привязанный спутник должен был быть выпущен на проводе длиной 20 км, как показано на рисунке 2, для создания ЭДС 5 кВ за счет движения с орбитальной скоростью через поле Земли.Эта ЭДС могла бы использоваться для преобразования некоторой кинетической и потенциальной энергии шаттла в электрическую, если бы можно было создать полную цепь. Чтобы замкнуть 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.) Затягивание тока в кабеле из-за магнитной силы F = IℓB sin θ выполняет работу, уменьшающую кинетическую и потенциальную энергию челнока и позволяющую преобразовать ее в электрическую энергию. Оба теста не увенчались успехом. В первом случае кабель завис, и его можно было протянуть только на пару сотен метров; во втором трос оборвался при почти полном растяжении. Следующий пример показывает выполнимость в принципе.

Пример 1. Расчет большой ЭДС движения объекта на орбите

Рисунок 2.ЭДС движения как преобразование электроэнергии для космического челнока является мотивацией для эксперимента с привязанным спутником. Согласно прогнозам, ЭДС 5 кВ будет индуцироваться в тросе длиной 20 км при движении с орбитальной скоростью в магнитном поле Земли. Цепь замыкается обратным трактом через неподвижную ионосферу.

Рассчитайте ЭДС движения, индуцированную вдоль проводника длиной 20,0 км, движущегося с орбитальной скоростью 7,80 км / с перпендикулярно магнитному полю Земли 5,00 × 10 −5 Тл.{3} \ text {V} \ end {array} \\ [/ latex].

Обсуждение

Полученное значение превышает измеренное напряжение 5 кВ для эксперимента с шаттлом, поскольку фактическое орбитальное движение троса не перпендикулярно полю Земли. Значение 7,80 кВ — это максимальная ЭДС, полученная при θ = 90º и sin θ = 1.

Сводка раздела

  • ЭДС, индуцированная движением относительно магнитного поля B , называется ЭДС движения и определяется выражением

    ЭДС = Bℓv ( B , ℓ и v перпендикулярно)

    , где — длина объекта, движущегося со скоростью v относительно поля.

Концептуальные вопросы

  1. Почему часть цепи должна перемещаться относительно других частей, чтобы можно было использовать ЭДС движения? Рассмотрим, например, что рельсы на рисунке 1 неподвижны относительно магнитного поля, в то время как стержень движется.
  2. Мощную индукционную пушку можно сделать, поместив металлический цилиндр внутрь катушки соленоида. Цилиндр принудительно выталкивается при быстром включении тока соленоида. Используйте законы Фарадея и Ленца, чтобы объяснить, как это работает.Почему цилиндр может стать активным / горячим при выстреле из пушки?
  3. Индукционная плита нагревает кастрюлю с помощью катушки переменного тока, расположенной под кастрюлей (и без горячей поверхности). Может ли поверхность печи быть проводником? Почему не работает катушка постоянного тока?
  4. Объясните, как можно разморозить замерзшую водопроводную трубу, намотав на нее катушку, по которой проходит переменный ток. Имеет 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 ​​против его скорости.

2. Если в спутниковом тросе, показанном на рисунке 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 возникает между законцовками крыльев, если вертикальная составляющая поля Земли равна 3?00 × 10 −5 Т? (б) Может ли ЭДС такой величины иметь какие-либо последствия? Объяснять.

4. (a) Отвертка для цветных металлов используется в магнитном поле 2,00 Тл. Какая максимальная ЭДС может быть индуцирована на его длине 12,0 см, когда он движется 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, учитывая, что длина стержня равна 30.0 см?

6. Штанга длиной 12,0 см на Рисунке 1 движется со скоростью 4,00 м / с. Какова напряженность магнитного поля, если наведена ЭДС 95,0 В.

7. Докажите, что когда B , и v не взаимно перпендикулярны, ЭДС движения определяется как ЭДС = Bℓv sin θ . Если v перпендикулярно B , тогда θ — это угол между и B . Если перпендикулярно B , то θ — это угол между v и B .

8. Во время полета космического челнока в августе 1992 г. удалось выпустить только 250 м проводящего 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. Integrated Concepts Выведите выражение для тока в системе, подобной показанной на рисунке 1, при следующих условиях.Сопротивление между рельсами составляет R , рельсы и подвижный стержень идентичны в поперечном сечении A, и имеют одинаковое удельное сопротивление ρ . Расстояние между рельсами l, а шток движется с постоянной скоростью v перпендикулярно однородному полю B . В нулевой момент времени движущийся стержень находится рядом с сопротивлением R .

10. Integrated Concepts Привязанный спутник на Рисунке 2 имеет массу 525 кг и находится в конце 20-го числа.Кабель длиной 0 км, диаметром 2,50 мм с прочностью на разрыв, как сталь. (a) Насколько растягивается кабель, если приложить усилие 100 Н, чтобы втянуть спутник? (Предположим, что спутник и шаттл находятся на одной высоте над Землей.) (B) Какова эффективная силовая постоянная кабеля? (c) Сколько энергии сохраняется в нем при растяжении силой 100 Н.

11. Integrated Concepts Привязанный спутник, обсуждаемый в этом модуле, вырабатывает 5,00 кВ и ток 10.0 А течет. (а) Какую силу магнитного сопротивления это создает, если система движется со скоростью 7,80 км / с? (b) Сколько кинетической энергии удаляется из системы за 1,00 ч, если не учитывать какие-либо изменения высоты или скорости за это время? (c) Каково изменение скорости, если масса системы составляет 100 000 кг? (d) Обсудите долгосрочные последствия (например, недельный полет) на орбите космического челнока, отметив, какой эффект имеет снижение скорости, и оценив величину этого эффекта.

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 0,630 В (б) Нет, это очень малая ЭДС.

5. 2,22 м / с

11. (а) 10,0 Н (б) 2,81 × 10 8 Дж (в) 0,36 м / с (г) Для недельной миссии (168 часов) изменение скорости составит 60 м / с, или примерно 1%. В общем, уменьшение скорости приведет к тому, что орбита начнет вращаться по спирали внутрь, потому что скорости больше не будет достаточно для поддержания круговой орбиты. Долгосрочные последствия состоят в том, что шаттлу потребуется немного больше топлива для поддержания желаемой скорости, в противном случае орбита будет немного закручена внутрь.

Электромагнитная индукция | MIT OpenCourseWare

Закон Фарадея

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

Интерактивный апплет, в котором проводящее кольцо и стержневой магнит могут перемещаться друг к другу или от них, что приводит к индуцированному току и магнитному полю для кольца.

Интерактивный апплет, показывающий индуцированный ток и магнитное поле при изменении размера и вращения проводящего кольца в однородном магнитном поле.

В начало

Электрогенераторы

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

Иллюстративный пример электрического генератора, использующего проводящую петлю, вращающуюся в однородном магнитном поле.

Для электрического генератора, состоящего из токовой катушки, вращающейся в однородном магнитном поле, найдите максимальный индуцированный ток и мощность. Решение включено после проблемы.

В начало

Закон Ленца и закон Фарадея

Петли, движущиеся в однородных и неоднородных B-полях; индуцированная ЭДС и закон Ленца; Закон Фарадея.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

Введение в закон Фарадея для расчета индуцированного тока в области изменения магнитного потока; включает расчет потока и использование закона Ленца для определения направления тока.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Подробнее о законе Фарадея

Общее доказательство закона Фарадея; аппликации на падающие и левитирующие кольца; относительность; связь с уравнениями Максвелла.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Переменный ток и двигатели

Создание ЭДС изменением площади, угла, B; переменный ток; изменяющаяся величина Б.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Движение ЭДС

Описание физических процессов, которые вызывают ЭДС, когда проводник движется в магнитном поле.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Индуцированное электрическое поле

Вводит понятие неконсервативного индуцированного электрического поля, связанного с наведенной ЭДС из-за изменения магнитного потока.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Вихревые токи

Качественное описание вихревых токов, наводимых в сплошных листах проводников.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Решение проблем: закон Фарадея и Ленца

Пронумерованная стратегия сохранения правильных знаков при решении задач с использованием закона Фарадея и закона Ленца.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Индукция в пироге

Проводящий стержень может свободно скользить по круговой дорожке в однородном магнитном поле, образуя петлю в форме клина пирога; найти силу и крутящий момент на штанге из-за электромагнитной индукции.Решение включено после проблемы.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Индукция путем увеличения тока в бесконечном проводе

Найдите магнитный поток и наведенную ЭДС в прямоугольной проводящей петле рядом с бесконечным проводом с изменяющимся во времени током.Решение включено после проблемы.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Индукция изменением площади контура

Найдите средний наведенный ток в проводящей петле в однородном магнитном поле при уменьшении ее площади.Решение включено после проблемы.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Цепь скользящей штанги

Найдите полную мощность, рассеиваемую через два резистора, когда проводящий стержень протягивается по проводящим рельсам в однородном магнитном поле.Решение включено после проблемы.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

ЭДС движения возле бесконечного провода

Найдите ЭДС движения в проводящем стержне, когда он удаляется от бесконечно длинного токоведущего провода.Решение включено после проблемы.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Индукция изменением магнитного поля

Найдите наведенную ЭДС, ток и рассеиваемую мощность в проводящей петле, перпендикулярной изменяющемуся во времени магнитному полю.Решение включено после проблемы.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Индукция возле бесконечного провода

Найдите ток в прямоугольной проводящей петле, когда она удаляется от бесконечно длинного токоведущего провода.Решение включено после проблемы.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Вопросы для качественного наведения

Качественно идентифицируйте наведенные электрические токи в проводящей петле или оболочке из-за изменения магнитного потока.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Ползун с аккумулятором

Дан проводящий стержень, который свободно скользит по рельсам в однородном магнитном поле и подключен к батарее, покажите, что стержень ускоряется, чтобы достичь предельной скорости.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Направляющая на клиньях

Дан проводящий стержень, который свободно скользит по наклонным рельсам в однородном магнитном поле, найдите наведенный ток через стержень и сравните входную механическую мощность с рассеиваемой электрической мощностью.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Цепь RC в магнитном поле

Проводящий контур с резистором и конденсатором помещен в изменяющееся во времени однородное магнитное поле; найти и описать максимальный заряд конденсатора.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Вращающийся стержень в магнитном поле

Определите ЭДС движения внутри стержня, вращающегося в однородном магнитном поле.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Прямоугольная токопроводящая петля, натянутая через магнитное поле

Найдите и изобразите магнитный поток и наведенную ЭДС при втягивании проводящей петли в, насквозь и из области однородного магнитного поля; определить направление тока.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Стержневой магнит, протянутый через токопроводящую петлю

Качественно изобразите магнитный поток и наведенную ЭДС, когда стержневой магнит протягивается через проводящую петлю; обсудите силы, действующие на стержневой магнит, и источник рассеиваемой энергии.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Габаритные размеры электрогенератора

Найдите магнитный поток и наведенную ЭДС при вращении прямоугольной проводящей петли в однородном магнитном поле; также рассчитайте размеры контура для настройки производимого напряжения.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Построение индукции в изменяющемся во времени магнитном поле

Постройте наведенную ЭДС, ток и рассеиваемую мощность проводящего контура в однородном магнитном поле, которое изменяется во времени, как показано на графике.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Протягивание квадратной проводящей петли через магнитное поле

Найдите мощность, создаваемую внешней силой, которая втягивает квадратную проводящую петлю в область однородного магнитного поля, проходит через нее и выходит из нее.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Падающая петля в магнитном поле

Определите конечную скорость квадратной петли, падающей под действием силы тяжести через магнитное поле, и покажите, что рассеиваемая мощность равна мощности силы тяжести.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Сила, действующая на петлю, движущуюся возле магнита

Определите направление силы на проволочную петлю, когда она движется в магнитном поле стержневого магнита.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Вопросы закона Фарадея

Определите направление индуцированного тока, силы или крутящего момента при движении проводящих контуров в магнитных полях.

  • 8,02 Физика II: электричество и магнетизм , весна 2007
    Профессор Джон Белчер, доктор Питер Дурмашкин, профессор Роберт Редвин, профессор Брюс Кнутесон, профессор Гюнтер Роланд, профессор Болек Вислоух, доктор Брайан Вехт, профессор Эрик Кацавунидис, профессор Роберт Симко, профессор Джозеф Формаджо, Энди Нили, Мэтью Страфус, профессор Эрик Хадсон, доктор Сен-Бен Ляо

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Линии электропередач

Почему в линиях электропередач ток преобразуется в высокое напряжение?

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Токопроводящая шина

Штанга стоит на рельсах в B-поле; объяснение движения стержня с током и без.Решение не включено.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Петля, проходящая сквозь магнитное поле

Для спуска петли через однородное поле, определение dφ / dt, индуцированного тока и скорости.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Плавящийся железный гвоздь

Гвоздь соединяет цепь, в которой находится зарядный соленоид; определение соотношения мощности, напряжения и тока для гвоздя.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Левитирующее кольцо

Видео-анимация, показывающая индуцированный ток и магнитное поле в проводящем кольце, которое падает в магнитном поле магнита.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Подвесное кольцо

Видео-анимация, показывающая индуцированный ток и магнитное поле в проводящем кольце, которое падает под магнитным полем магнита.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Падающее кольцо с конечным сопротивлением

Видео-анимация, показывающая индуцированный ток и магнитное поле в проводящем кольце, которое падает мимо магнита.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Падающее кольцо с нулевым сопротивлением

Видеоанимация, показывающая индуцированный ток и магнитное поле в проводящем кольце, которое падает мимо магнита.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Левитирующий магнит

Видеоанимация, показывающая магнитное поле вокруг магнита, падающего на проводящее кольцо.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Подвесной магнит

Видеоанимация, показывающая магнитное поле вокруг магнита, падающего под проводящее кольцо.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Падающий магнит с кольцом конечного сопротивления

Анимированные и живые видео, показывающие поведение магнита, падающего через проводящее кольцо.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Падающий магнит с кольцом нулевого сопротивления

Видеоанимация, показывающая магнитное поле и поведение магнита, падающего через проводящее кольцо с нулевым сопротивлением.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Создание магнитного поля

Видео-анимация, показывающая создание магнитного поля путем раскручивания свободных зарядов в серии из пяти проводящих колец.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Разрушение магнитного поля

Видео-анимация, показывающая разрушение магнитного поля за счет замедления свободных зарядов в серии из пяти проводящих колец.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Аплет падающей катушки

Интерактивный апплет, показывающий магнитное поле и поведение кольца, падающего на фиксированный магнит. Сопротивление кольца и сила магнитного дипольного момента могут варьироваться, чтобы влиять на поведение кольца.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Апплет падающего магнита

Интерактивный апплет, показывающий магнитное поле и поведение магнита, падающего на проводящее кольцо.Сопротивление кольца и сила магнитного дипольного момента могут быть изменены, чтобы повлиять на поведение магнита при его падении.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Магнитная индуктивность

Живое видео и анимация, показывающие индуцированный ток в проводящем кольце при приближении к нему магнита.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Магнит, плавающий над сверхпроводником

Живое видео и анимация небольшого магнита, парящего над сверхпроводящим диском.

Материалы курса, относящиеся к этой теме:

В начало

Метод электромагнитной индукции для обнаружения и определения характеристик подземных целей (Технический отчет)

Бартель, Л. К., и Кресс, Д. Х. Метод электромагнитной индукции для обнаружения и определения характеристик подземных целей .США: Н. П., 1997. Интернет. DOI: 10,2172 / 444039.

Бартель, Л. К., и Кресс, Д. Х. Метод электромагнитной индукции для обнаружения и определения характеристик подземных целей . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/444039

Бартель, Л. К., и Кресс, Д. Х.Мы б . «Метод электромагнитной индукции для обнаружения и определения характеристик подземных целей». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/444039. https://www.osti.gov/servlets/purl/444039.

@article {osti_444039,
title = {Метод электромагнитной индукции для обнаружения и определения характеристик подземных целей},
author = {Бартель, Л. К и Кресс, Д. Н},
abstractNote = {Улучшенная возможность обнаружения подземных структур необходима для поддержки военных требований и требований нераспространения для инспекций и наблюдения за деятельностью угрожающих стран.В рамках программы DOE / NN-20 по применению геофизических методов для обнаружения и описания подземных сооружений Sandia National Laboratories (SNL) инициировала проект электромагнитной индукции (EMI) для оценки низкочастотных электромагнитных (EM) методов для обнаружения подземных структур. Низкая частота в этом случае простиралась от килогерц до сотен килогерц. Процедура исследования EMI уже была разработана для получения изображений скважин угольных пластов и успешно применялась в наземном режиме для обнаружения туннеля для контрабанды наркотиков.Проект SNL был направлен на развитие успеха этой процедуры и ее применение к наземным и маловысотным бортовым платформам. Часть работы SNL была сосредоточена на улучшении этой технологии за счет улучшенного оборудования и обработки данных. Усовершенствованная разработка аппаратного обеспечения была проведена с использованием финансирования лабораторных исследований и разработок (LDRD). Кроме того, усилия SNL были сосредоточены на: (1) улучшении моделирования базовой геофизики освещающего электромагнитного поля и его связи с подземной целью (частично финансируется за счет средств LDRD) и (2) разработке методов для фазовой и многочастотная обработка и пространственная обработка для поддержки обнаружения и определения характеристик подземных целей.Продуктами этого проекта являются: (1) оценка улучшенного электромагнитного градиентометра, (2) улучшенная концепция градиентометра для возможного будущего развития, (3) улучшенные возможности моделирования, (4) демонстрация метода миграции электромагнитной волны для цели распознавание и демонстрация того, что эта технология способна обнаруживать цели на глубине более 25 метров.},
doi = {10.2172 / 444039},
url = {https://www.osti.gov/biblio/444039}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {1997},
месяц = ​​{1}
}

13.E: Электромагнитная индукция (упражнения) — Physics LibreTexts

Концептуальные вопросы

13.2 Закон Фарадея

1. Неподвижная катушка находится в магнитном поле, которое меняется со временем. Зависит ли наведенная в катушке ЭДС от реальных значений магнитного поля?

2. В экспериментах Фарадея, в чем будет преимущество использования катушек с множеством витков?

3. Медное кольцо и деревянное кольцо одинаковых размеров помещают в магнитные поля так, чтобы через них происходило одинаковое изменение магнитного потока.Сравните наведенные электрические поля и токи в кольцах.

4. Обсудите факторы, определяющие наведенную ЭДС в замкнутом проводе.

5. (a) Зависит ли наведенная ЭДС в цепи от сопротивления цепи?

(b) Зависит ли индуцированный ток от сопротивления цепи?

6. Как изменение радиуса контура D , показанного ниже, повлияет на его ЭДС, если предположить, что C и D намного ближе друг к другу по сравнению с их радиусами?

7. Может ли быть наведенная ЭДС в цепи в момент, когда магнитный поток, проходящий через цепь, равен нулю?

8. Всегда ли наведенная ЭДС уменьшает магнитный поток в цепи?

9. Как бы вы расположили плоскую проволочную петлю в изменяющемся магнитном поле, чтобы в петле не было индуцированной ЭДС?

10. Нормаль к плоскости одновитковой проводящей петли направлена ​​под углом θ к пространственно однородному магнитному полю \ (\ displaystyle vec {B} \).Он имеет фиксированную площадь и ориентацию относительно магнитного поля. Докажите, что ЭДС, индуцированная в петле, определяется выражением \ (\ displaystyle ε = (dB / dt) (Acosθ) \), где A — площадь петли.

13.3 Закон Ленца

11. Круглые токопроводящие петли, показанные на прилагаемом рисунке, параллельны, перпендикулярны плоскости страницы и соосны.

(a) Когда переключатель S замкнут, в каком направлении индуцируется ток в D ?

(b) Когда переключатель разомкнут, какое направление тока индуцируется в контуре D ?

12. Северный полюс магнита перемещается к медной петле, как показано ниже. Если вы смотрите на петлю сверху магнита, скажете ли вы, что индуцированный ток циркулирует по часовой стрелке или против часовой стрелки?

13. На прилагаемом рисунке показано проводящее кольцо в различных положениях при его движении в магнитном поле. В чем смысл индуцированной ЭДС для каждой из этих позиций?

14. Покажите, что ε и \ (\ displaystyle dΦ_m / dt \) имеют одинаковые единицы измерения.

15. Укажите направление индуцированного тока для каждого случая, показанного ниже, наблюдая со стороны магнита.

13,4 ЭДС движения

16. Барный магнит падает под действием силы тяжести вдоль оси длинной медной трубки. Если сопротивление воздуха незначительно, появится ли сила, препятствующая спуску магнита? Если да, достигнет ли магнит предельной скорости?

17. Вокруг географического Северного полюса (или южного магнитного полюса) магнитное поле Земли почти вертикальное.Если в этой области самолет летит на север, какая сторона крыла заряжена положительно, а какая отрицательно?

18. Проволочная петля движется поступательно (без вращения) в однородном магнитном поле. В петле наведена ЭДС?

13,5 индуцированных электрических полей

19. Требуется ли работа для разгона стержня из состояния покоя до скорости v в магнитном поле, превышающем конечную кинетическую энергию стержня? Почему?

20. Медный лист, показанный ниже, частично находится в магнитном поле. Когда его тянут вправо, сила сопротивления тянет его влево. Объяснять. Что будет, если лист сдвинуть влево?

13,6 Вихревые токи

21. Проводящий лист лежит в плоскости, перпендикулярной магнитному полю \ (\ displaystyle \ vec {B} \), которое находится под листом. Если \ (\ displaystyle \ vec {B} \) колеблется с высокой частотой, а проводник сделан из материала с низким удельным сопротивлением, область над листом эффективно защищена от \ (\ displaystyle \ vec {B} \).Объяснить, почему. Будет ли проводник экранировать эту область от статических магнитных полей?

22. Электромагнитное торможение может быть достигнуто путем приложения сильного магнитного поля к вращающемуся металлическому диску, прикрепленному к валу.

(а) Как магнитное поле может замедлить вращение диска?

(b) Работали бы тормоза, если бы диск был сделан из пластика, а не из металла?

23. Катушка перемещается в магнитном поле, как показано ниже. Поле однородное внутри прямоугольника и нулевое снаружи.Каково направление индуцированного тока и каково направление магнитной силы на катушке в каждом показанном положении?

Проблемы

13.2 Закон Фарадея

24. Катушка с 50 витками имеет диаметр 15 см. Катушка помещается в пространственно однородное магнитное поле величиной 0,50 Тл, так что поверхность катушки и магнитное поле перпендикулярны. Найти величину ЭДС, индуцированной в катушке, если магнитное поле равномерно уменьшается до нуля в

(а) 0.10 с,

(б) 1,0 с и

(в) 60 с.

25. Повторите свои вычисления для времени предыдущей задачи 0,1 с с плоскостью катушки, составляющей угол

°.

(а) 30 ° ,

(б) 60 °, и

(в) 90 ° с магнитным полем.

26. Квадратная петля со сторонами 6,0 см изготовлена ​​из медной проволоки радиусом 1,0 мм. Если магнитное поле, перпендикулярное петле, изменяется со скоростью 5.0 мТл / с, какой ток в контуре?

27. Магнитное поле через круговую петлю радиусом 10,0 см изменяется со временем, как показано ниже. Поле перпендикулярно петле. Постройте график зависимости наведенной ЭДС в контуре от времени. {- αt}, \), где \ (\ displaystyle B_0 = 0.2 \) и пропускает ток 0,25 А. Катушка с пятью витками окружает соленоид. Когда ток через соленоид выключен, он уменьшается до нуля за 0,050 с. Какая средняя ЭДС наведена в катушке?

31. Прямоугольная проволочная петля длиной a и шириной b лежит в плоскости xy, как показано ниже. Внутри контура есть зависящее от времени магнитное поле, задаваемое формулой \ (\ displaystyle \ vec {B} (t) = C ((xcosωt) \ hat {i} + (ysinωt) \ hat {k}) \), с \ (\ displaystyle \ vec {B} (t) \) в тесле.Определите ЭДС, индуцированную в контуре, как функцию времени.

32. Магнитное поле, перпендикулярное однопроволочной петле диаметром 10,0 см, уменьшается с 0,50 Тл до нуля. Проволока изготовлена ​​из меди, имеет диаметр 2,0 мм и длину 1,0 см. Сколько заряда движется по проводу при изменении поля?

13.3 Закон Ленца

33. Одновитковая круглая петля из проволоки радиусом 50 мм лежит в плоскости, перпендикулярной пространственно однородному магнитному полю.2−2.0t \), где \ (\ displaystyle Φ_m \) — в милливеберах, t — в секундах, а цикл находится в плоскости страницы с нормалью, направленной наружу.

(а) Какая ЭДС индуцируется в контуре как функция времени? Какое направление индуцированного тока на

(б) t = 0,

(в) 0,10,

(г) 1.0 и

(e) 2,0 с?

35. Магнитный поток через контур, показанный на сопровождающем рисунке, изменяется со временем в соответствии с \ (\ displaystyle Φ_m = 2.{−5} Т \). Какова максимально возможная ЭДС, индуцированная в антенне из-за этого движения?

38. Прямоугольная петля из N витков, показанная ниже, движется вправо с постоянной скоростью \ (\ displaystyle \ vec {v} \), оставляя полюса большого электромагнита. (а) Предполагая, что магнитное поле однородно между полюсными гранями и пренебрежимо мало в других местах, определите наведенную ЭДС в контуре. б) Каков источник работы, которая производит эту ЭДС?

39.{−5} T \), какова средняя ЭДС, индуцированная в катушке?

41. В схеме, показанной на прилагаемом рисунке, стержень скользит по проводящим рельсам с постоянной скоростью \ (\ displaystyle \ vec {v} \). Скорость находится в той же плоскости, что и рельсы, и направлена ​​к ним под углом θθ. Однородное магнитное поле \ (\ displaystyle \ vec {B} \) направлено за пределы страницы. Какая ЭДС наведена в стержне?

42. Стержень, показанный на прилагаемом рисунке, движется в однородном магнитном поле с напряженностью \ (\ displaystyle B = 0.50T \) с постоянной скоростью \ (\ displaystyle v = 8.0 м / с. \). Какая разница потенциалов между концами стержня? Какой конец стержня имеет более высокий потенциал?

43. Стержень длиной 25 см движется со скоростью 5,0 м / с в плоскости, перпендикулярной магнитному полю с напряженностью 0,25 Тл. Стержень, вектор скорости и вектор магнитного поля взаимно перпендикулярны, как показано на сопровождающем рисунке. Рассчитать

(а) магнитная сила на электрон в стержне,

(б) электрическое поле в стержне, а

(в) разность потенциалов между концами стержня.

(d) Какова скорость стержня, если разность потенциалов равна 1,0 В?

44. На прилагаемом рисунке рельсы, соединительный конец и стержень имеют сопротивление на единицу длины 2,0 Ом / см . Стержень перемещается влево со скоростью v = 3,0 м / с . Если B = 0,75T везде в регионе, какой ток в цепи

(а) при а = 8,0 см ?

(b) при a = 5,0 см ? Укажите также смысл текущего потока.

45. Показанный ниже стержень движется вправо по рельсам с практически нулевым сопротивлением со скоростью v = 3,0 м / с. Если B = 0,75T повсюду в регионе, каков ток через резистор 5,0 Ом ? Ток циркулирует по или против часовой стрелки?

46. Ниже показан токопроводящий стержень, который скользит по металлическим рельсам. Аппарат находится в однородном магнитном поле напряженностью 0,25 Тл, которое находится прямо на странице.Штанга тянется вправо с постоянной скоростью 5,0 м / с силой \ (\ displaystyle \ vec {F} \). Единственное существенное сопротивление в цепи исходит от показанного резистора 2,0 Ом .

(а) Какая ЭДС индуцируется в цепи?

(б) Что такое наведенный ток? Он циркулирует по часовой стрелке или против часовой стрелки?

(c) Какова величина \ (\ displaystyle \ vec {F} \)?

(d) Какова выходная мощность \ (\ displaystyle \ vec {F} \) и мощность, рассеиваемая на резисторе?

13.5 индуцированных электрических полей

47 . Рассчитайте индуцированное электрическое поле в 50-витковой катушке диаметром 15 см, помещенной в пространственно однородное магнитное поле величиной 0,50 Тл так, чтобы поверхность катушки и магнитное поле были перпендикулярны. Это магнитное поле уменьшается до нуля за 0,10 секунды. Предположим, что магнитное поле цилиндрически симметрично относительно центральной оси катушки.

48. Магнитное поле через круговую петлю радиусом 10.0 см меняется со временем, как показано на прилагаемом рисунке. Поле перпендикулярно петле. Предполагая цилиндрическую симметрию относительно центральной оси петли, изобразите индуцированное электрическое поле в петле как функцию времени.

49. Ток I через длинный соленоид с n витками на метр и радиусом R изменяется со временем, как указано dI / dt. Рассчитайте индуцированное электрическое поле как функцию расстояния r от центральной оси соленоида.

50. Вычислите электрическое поле, индуцированное как внутри, так и снаружи соленоида предыдущей задачи, если \ (\ displaystyle I = I_0sinωt. \).

51. В области радиуса R существует пространственно однородное магнитное поле \ (\ displaystyle \ vec {B} \). (См. Ниже.) При t = 0 , B = 1.0T , после чего оно уменьшается с постоянной скоростью до нуля за 30 с.

(а) Каково электрическое поле в областях, где \ (\ displaystyle r≤R \) и \ (\ displaystyle r≥R \) в течение этого 30-секундного интервала?

(б) Предположим, что R = 10.6 м / с) \), как показано. Какие электрические и магнитные силы действуют на протон в этот момент?

52. Магнитное поле во всех точках внутри цилиндрической области, поперечное сечение которой указано на прилагаемом рисунке, начинается с 1,0 Тл и равномерно уменьшается до нуля за 20 с. Каково электрическое поле (как величина, так и направление) как функция от r , расстояния от геометрического центра области?

53. Ток в длинном соленоиде радиусом 3 см изменяется во времени со скоростью 2 А / с. Круглая петля из проволоки радиусом 5 см и сопротивлением окружает соленоид. Найдите электрический ток, индуцированный в петле.

54. Ток в длинном соленоиде радиусом 3 см и 20 витков / см изменяется во времени со скоростью 2 А / с. Найдите электрическое поле на расстоянии 4 см от центра соленоида.

13.7 Электрогенераторы и обратная ЭМП

55. Разработайте токовую петлю, которая при вращении в однородном магнитном поле силой 0,10 T будет создавать ЭДС \ (\ displaystyle ε = ε_0sinωt, \), где \ (\ displaystyle ε_0 = 110V \) и \ (\ displaystyle ω = 120πрад / с \).

56. Плоская квадратная катушка из 20 витков со сторонами длиной 15,0 см вращается в магнитном поле напряженностью 0,050 Тл. Если максимальная ЭДС, создаваемая в катушке, составляет 30,0 мВ, какова угловая скорость катушка?

57. Прямоугольная катушка на 50 витков с размерами 0.15 м × 0,40 м вращается в однородном магнитном поле величиной 0,75 Тл со скоростью 3600 об / мин.

(а) Определите наведенную в катушке ЭДС как функцию времени.

(b) Если катушка подключена к резистору с сопротивлением 1000 Ом , какая мощность в зависимости от времени требуется для поддержания скорости вращения катушки 3600 об / мин?

(c) Ответьте на часть (b), если катушка подключена к резистору 2000 Ом .

58. Квадратная катушка якоря генератора переменного тока имеет 200 витков и 20.0 см сбоку. Когда он вращается со скоростью 3600 об / мин, его пиковое выходное напряжение составляет 120 В.

(а) Какая частота выходного напряжения?

(б) Какова сила магнитного поля, в котором вращается катушка?

59. Флип-катушка — это относительно простое устройство, используемое для измерения магнитного поля. Он состоит из круглой катушки с N витками, намотанной тонкой проводящей проволокой. Катушка прикреплена к баллистическому гальванометру — устройству, измеряющему общий заряд, проходящий через нее.Катушка помещается в магнитное поле \ (\ displaystyle \ vec {B} \) так, что ее поверхность перпендикулярна полю. Затем его переворачивают на 180 °, 180 ° и измеряют общий заряд Q, протекающий через гальванометр.

(a) Если полное сопротивление катушки и гальванометра равно R, какова взаимосвязь между B и Q? Поскольку катушка очень мала, вы можете предположить, что \ (\ displaystyle \ vec {B} \) равномерно по ней.

(b) Как определить, перпендикулярно ли магнитное поле поверхности катушки?

60. Флип-катушка для предыдущей задачи имеет радиус 3,0 см и намотана 40 витками медной проволоки. Суммарное сопротивление катушки и баллистического гальванометра составляет 0,20 Ом . Когда катушка перевернута на 180 ° в магнитном поле \ (\ displaystyle \ vec {B} \), изменение на 0,090 C проходит через баллистический гальванометр.

(a) Если предположить, что \ (\ displaystyle \ vec {B} \) и поверхность катушки изначально перпендикулярны, что такое магнитное поле?

(b) Если катушка перевернута на на 90 °, на какое показание гальванометра?

61. Двигатель с последовательной обмоткой на 120 В имеет сопротивление поля 80 Ом и сопротивление якоря 10 Ом . Когда он работает на полной скорости, возникает обратная ЭДС 75 В.

(а) Каков начальный ток, потребляемый двигателем? Когда двигатель работает на полной скорости, где

(б) ток, потребляемый двигателем,

(в) выходная мощность источника,

(d) выходная мощность двигателя и

(e) мощность, рассеиваемая на двух сопротивлениях?

62. Небольшой двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой работает от автомобильного аккумулятора 12 В. При нормальной нагрузке двигатель потребляет 4,0 А, а когда якорь зажат так, что он не может вращаться, двигатель потребляет 24 А. Какова обратная ЭДС, когда двигатель работает нормально?

Дополнительные проблемы

63. На следующем рисунке показаны длинный прямой провод и однооборотная прямоугольная петля, которые лежат в плоскости страницы. Проволока параллельна длинным сторонам петли и равна 0.50 м от ближайшей стороны. Какова скорость изменения тока в проводе в момент, когда наведенная в контуре ЭДС составляет 2,0 В?

64 . Металлический стержень массой 500 г скользит наружу с постоянной скоростью 1,5 см / с по двум параллельным рельсам, разделенным расстоянием 30 см, которые являются частью U-образного проводника. Имеется однородное магнитное поле величиной 2 Тл, направленное из страницы по всей площади. Перила и металлический стержень имеют эквивалентное сопротивление 150 Ом .

(a) Определите наведенный ток, как по величине, так и по направлению.

(b) Найдите направление индуцированного тока, если магнитное поле направлено внутрь страницы.

(c) Найдите направление индуцированного тока, если магнитное поле направлено внутрь страницы, а полоса перемещается внутрь.

65. Ток индуцируется в круговой петле радиусом 1,5 см между двумя полюсами подковообразного электромагнита, когда ток в электромагните изменяется.Магнитное поле в области петли перпендикулярно области и имеет одинаковую величину. Если скорость изменения магнитного поля составляет 10 Тл / с, найдите величину и направление индуцированного тока, если сопротивление контура составляет 25 Ом .

66. Металлический стержень длиной 25 см помещают перпендикулярно однородному магнитному полю силой 3 Тл.

(a) Определите наведенную ЭДС между концами стержня, когда он не движется.

(b) Определите ЭДС, когда стержень движется перпендикулярно своей длине и магнитному полю со скоростью 50 см / с.2 \) ориентирована плоскостью, перпендикулярной магнитному полю 0,75 Тл. Если катушка перевернута (повернута на 180 ° ) за 0,20 с, какова средняя наведенная в ней ЭДС?

68. Двухоборотный строгальный контур из гибкого провода помещен внутри длинного соленоида из n витков на метр, по которому проходит постоянный ток \ (\ displaystyle I_0 \). Площадь А петли изменяют, потянув за ее стороны, при этом следя за тем, чтобы плоскость петли всегда оставалась перпендикулярной оси соленоида.2 \), какая ЭДС индуцируется в контуре при dA / dt = 100 ?

69. Проводящий стержень, показанный на прилагаемом рисунке, перемещается по параллельным металлическим рельсам, которые находятся на расстоянии 25 см друг от друга. Система находится в однородном магнитном поле напряженностью 0,75 Тл, которое направлено внутрь страницы. Сопротивления стержня и рельсов незначительны, но секция PQ имеет сопротивление 0,25 Ом .

(a) Какая ЭДС (включая ее значение) индуцируется в стержне, когда он движется вправо со скоростью 5?0 м / с?

(b) Какая сила требуется, чтобы стержень двигался с такой скоростью?

(c) С какой скоростью эта сила выполняет работу?

(d) Какая мощность рассеивается на резисторе?

70 . Круглая петля из проволоки радиусом 10 см установлена ​​на вертикальном валу и вращается с частотой 5 циклов в секунду в области однородного магнитного поля силой 2 Гаусса, перпендикулярного оси вращения.

(a) Найдите выражение для зависящего от времени потока через кольцо.

(b) Определите зависящий от времени ток через кольцо, если оно имеет сопротивление 10 Ом .

71. Магнитное поле между полюсами подковообразного электромагнита однородно и имеет цилиндрическую симметрию относительно оси от середины Южного полюса до середины Северного полюса. Величина магнитного поля изменяется со скоростью дБ / dt из-за изменения тока через электромагнит. Определите электрическое поле на расстоянии r от центра.

72. Длинный соленоид радиуса a с n витками на единицу длины несет зависящий от времени ток \ (\ displaystyle I (t) = I_0sin (ωt) \), где \ (\ displaystyle I_0 \) и ω — постоянные. Соленоид окружен проводом с сопротивлением R , который имеет две круговые петли радиусом b , где b> a (см. Следующий рисунок). Найдите величину и направление тока, индуцированного во внешних контурах в момент времени t = 0 .

73. Электродвигатель постоянного тока на 120 В потребляет 0,50 А от источника питания при работе на полной скорости и 2,0 А. при запуске. Сопротивление катушек якоря 10 Ом .

(а) Какое сопротивление катушек возбуждения?

(b) Какова обратная ЭДС двигателя, когда он работает на полной скорости?

(c) Двигатель работает с другой скоростью и потребляет 1,0 А от источника. Какая в этом случае обратная ЭДС?

74. Обмотки якоря и возбуждения двигателя с последовательной обмоткой имеют общее сопротивление 3.0 Ом . При подключении к источнику 120 В и работе на нормальной скорости двигатель потребляет 4,0 А.

(а) Насколько велика обратная ЭДС?

(b) Какой ток будет потреблять двигатель сразу после включения? Можете ли вы предложить способ избежать этого большого начального тока?

Проблемы с вызовом

75. Медный провод длиной L сформирован в круглую катушку с N витками. Когда магнитное поле, проходящее через катушку, изменяется со временем, при каком значении N наведенная ЭДС является максимальной?

76. Медный лист весом 0,50 кг падает через однородное горизонтальное магнитное поле 1,5 Тл и достигает конечной скорости 2,0 м / с.

(а) Какова чистая магнитная сила на листе после того, как он достигнет конечной скорости?

(b) Опишите механизм, ответственный за эту силу.

(c) Сколько мощности рассеивается при Джоулева нагревания, когда лист движется с предельной скоростью?

77. Круглый медный диск радиусом 7,5 см вращается со скоростью 2400 об / мин вокруг оси через его центр и перпендикулярно его грани.Диск находится в однородном магнитном поле \ (\ displaystyle \ vec {B} \) силой 1,2 Тл, направленном вдоль оси. Какая разница потенциалов между ободом и осью диска?

78. Короткий стержень длиной a движется со своей скоростью \ (\ displaystyle \ vec {v} \) параллельно бесконечному проводу, по которому течет ток I (см. Ниже). Если конец стержня, находящийся ближе к проволоке, находится на расстоянии b от проволоки, какая ЭДС индуцируется в стержне?

79. Прямоугольная цепь, содержащая сопротивление R, тянется с постоянной скоростью \ (\ displaystyle \ vec {v} \) от длинного прямого провода, по которому течет ток \ (\ displaystyle I_0 \) (см. Ниже). Выведите уравнение, которое дает ток, индуцированный в цепи, как функцию расстояния x между ближней стороной цепи и проводом.

80. Два бесконечных соленоида пересекают плоскость цепи, как показано ниже. Радиусы соленоидов равны 0.2s \) и (с) \ (\ Displaystyle т → ∞ \)?

82. Ниже показана длинная прямоугольная петля шириной w , длиной l , массой м и сопротивлением R . Петля начинается с состояния покоя на краю однородного магнитного поля \ (\ displaystyle \ vec {B} \) и толкается в поле постоянной силой \ (\ displaystyle \ vec {F} \). Рассчитайте скорость петли как функцию времени.

83. Квадратный стержень массой м и сопротивлением R скользит без трения по очень длинным параллельным проводящим рельсам с незначительным сопротивлением (см. Ниже).2θ} \).

(b) Рассчитайте работу, совершаемую силой тяжести за единицу времени.

(c) Сравните это с мощностью, рассеиваемой при джоулевом нагреве стержня.

(d) Что произойдет, если \ (\ displaystyle \ vec {B} \) поменять местами?

84. На прилагаемом рисунке показан металлический диск с внутренним радиусом \ (\ displaystyle r_1 \) и другим радиусом \ (\ displaystyle r_2 \), вращающийся с угловой скоростью \ (\ displaystyle \ vec {ω} \) в однородное магнитное поле, направленное параллельно оси вращения.Выводы щеток вольтметра подключаются к внутренней и внешней поверхностям темноты, как показано. Какое показание вольтметра?

85. Длинный соленоид с 10 витками на сантиметр помещен внутри медного кольца так, что оба объекта имеют одинаковую центральную ось. Радиус кольца 10,0 см, радиус соленоида 5,0 см.

(a) Какая ЭДС индуцируется в кольце, когда ток I через соленоид равен 5,0 А и изменяется со скоростью 100 А / с?

(б) Какая ЭДС индуцируется в кольце, когда I = 2.0A и dI / dt = 100A / s ?

(c) Какое электрическое поле внутри кольца для этих двух случаев?

(d) Предположим, что кольцо перемещается так, что его центральная ось и центральная ось соленоида все еще параллельны, но больше не совпадают. (Вы должны предположить, что соленоид все еще находится внутри кольца.) Какая ЭДС индуцируется в кольце?

(e) Можете ли вы рассчитать электрическое поле в кольце, как в части (c)?

86. Ток в длинном прямом проводе, показанном на прилагаемом рисунке, определяется выражением \ (\ displaystyle I = I_0sinωt, \), где \ (\ displaystyle I_0 = 15A \) и \ (\ displaystyle ω = 120πrad / с \).{−4} T \) перпендикулярно оси вращения.

(а) Найдите выражение для зависящего от времени потока через кольцо

(b) Определите зависящий от времени ток через кольцо, если оно имеет сопротивление 10 Ом .

89. Длинный соленоид радиуса aa с nn витками на единицу длины несет зависящий от времени ток \ (\ displaystyle I (t) = I_0sinωt \), где \ (\ displaystyle I_0 \) и ωω — константы. Соленоид окружен проводом с сопротивлением R, который имеет две круговые петли радиусом b , где b> a .Найдите величину и направление тока, индуцированного во внешних контурах в момент времени t = 0 .

90. Прямоугольная медная петля массой 100 г и сопротивлением 0,2 Ом находится в области однородного магнитного поля, которое перпендикулярно области, заключенной в кольцо, и горизонтально по отношению к поверхности Земли (см. Ниже). Петля выходит из состояния покоя, когда она находится на краю области ненулевого магнитного поля.

(a) Найдите выражение для скорости, когда петля только выходит из области однородного магнитного поля.2 \)? Предположим, что магнитное поле индуцированного тока ничтожно мало по сравнению с 3 Тл.

91. Металлический стержень массой м скользит без трения по двум рельсам на расстояние D друг от друга в области, имеющей однородное магнитное поле величиной \ (\ displaystyle B_0 \) и направлением, перпендикулярным рельсам ( см. ниже). Две направляющие соединены одним концом с резистором, сопротивление которого намного больше, чем сопротивление направляющих и шины.Бар получает начальную скорость \ (\ displaystyle v_0 \). Обнаружено, что он замедляется. Как далеко уходит штанга перед тем, как остановиться? Предположим, что магнитное поле индуцированного тока незначительно по сравнению с \ (\ displaystyle B_0 \).

92. Зависящее от времени однородное магнитное поле величиной B (t) ограничено цилиндрической областью радиуса R . Проводящий стержень длиной 2D помещается в область, как показано ниже.2} \). ( Подсказка : чтобы найти ЭДС между концами, нам нужно интегрировать электрическое поле от одного конца до другого. Чтобы найти электрическое поле, используйте закон Фарадея как «закон Ампера для E ».)

Предполагаемый механизм магниторецепции посредством электромагнитной индукции во внутреннем ухе голубя

Основные моменты

Магнитные стимулы активируют нейроны в каудальных вестибулярных ядрах

Модель индукции магнитного стимула полукружный канал

Электрорецептивные молекулы экспрессируются в вестибулярных волосковых клетках

Мы постулируем, что голуби обнаруживают магнитные поля с помощью электромагнитной индукции

Резюме

различных видов позвоночных. магнитное поле для облегчения навигации.Несмотря на убедительные поведенческие доказательства существования магнитного чувства, расположение первичных сенсорных клеток и лежащие в их основе молекулярные механизмы остаются неизвестными [1]. На сегодняшний день большинство исследований сосредоточено на концепции на основе светозависимых радикальных пар и системе, которая, как предполагается, основана на биогенном магнетите (Fe 3 O 4 ) [2, 3]. Здесь мы исследуем забытую гипотезу, согласно которой животные обнаруживают магнитные поля с помощью электромагнитной индукции в полукружных каналах внутреннего уха [4].Используя анализ, основанный на маркере нейрональной активности C-FOS, мы подтверждаем, что магнитное воздействие приводит к активации каудальных вестибулярных ядер у голубей, которая не зависит от света [5]. Мы показали экспериментально и с помощью физических расчетов, что магнитная стимуляция может индуцировать электрические поля в полукружных каналах голубя, которые находятся в физиологическом диапазоне известных электрорецептивных систем. Основываясь на этом открытии, мы сообщаем о наличии сплайсинг-изоформы потенциалозависимого кальциевого канала (Ca V 1.3) во внутреннем ухе голубя, который, как было показано, опосредует электрорецепцию у скатов и акул [6]. Мы предполагаем, что голуби обнаруживают магнитные поля с помощью электромагнитной индукции в полукружных каналах, что зависит от наличия апикально расположенных потенциалзависимых катионных каналов в популяции электросенсорных волосковых клеток.

Ключевые слова

магниторецепция

вестибулярная

электромагнитная

индукционная

внутреннее ухо

электрорецепция

Ca V 1.3

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2019 Автор (ы). Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Электромагнитная индукция — обзор

23.4 Будущие тенденции

Томография удельного сопротивления с глубоким считыванием показаний, полученная с помощью межскважинных исследований электромагнитной индукции, может обеспечить лучший петрофизический контроль при построении моделей коллектора, чем наземная сейсморазведка. Возможность выявления и мониторинга фронтов флюида с помощью межскважинных ЭМ-измерений может быть дополнена методом межскважинной сейсмической визуализации, который может очерчивать структуру и отслеживать движение газа в коллекторе (Yu et al., 2008, Göktürkler, 2011). Подробная информация об уровне коллектора, полученная в результате комбинированных глубинных измерений, дает петрофизикам и инженерам-разработчикам более глубокое понимание того, как флюиды движутся и взаимодействуют, что в конечном итоге будет определять принятие решений при управлении и добыче месторождений (Al-Ali et al., 2009) .

На фронте мониторинга добычи нефти и газа, благодаря технологическим инновациям, многофазные расходомеры, вероятно, будут развернуты в средах с более высоким давлением и температурой.Это могло бы значительно расширить подводные применения технологии MPFM с дополнительными приложениями на суше для термической добычи тяжелой нефти (Pinguet et al., 2010) и добычи природного газа (Pinguet et al., 2013).

Для приложений постоянного измерения желательны МФР с минимальными требованиями к калибровке. Исследования в области новой интерпретации микроволновых измерений продемонстрировали потенциальную систему измерения WLR для многофазного потока, которая устойчива к изменениям солености воды (Xie, 2006).Показано, что можно охарактеризовать соленость многофазного потока с помощью комбинации измерений пропускания и рассеяния гамма-излучения (Sætre, Johansen, & Tjugum, 2010). Это потенциально может иметь приложения для мониторинга скважины, контроля потока или диагностики, такие как обнаружение прорыва пластовой или нагнетаемой воды и независимое от солености измерение многофазного потока.

Технологическая томография может повысить точность MPFM за счет уменьшения зависимости режима потока, выявления (и корректировки эффектов) режимов потока и непосредственного измерения отдельных фазовых фракций и фазовых скоростей.Это усовершенствование позволило бы точно измерить дебиты многофазных потоков на поверхности и в скважине в более широком диапазоне режимов потока, обводненности и газовых фракций и свойств флюидов с меньшей зависимостью от моделей потока, чем существующие методы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.