Электромагнитная индукция. Действие магнитного поля на заряженные частицы

Действие магнитного поля на заряженные частицы

351. Электрон влетел в однородное магнитное поле напряженностью

2,4 кА/м и, двигаясь нормально к его линиям индукции, описал дугу окружности радиусом 1 см. Найти скорость электрона. /5,3×10⁶ м/с/

352. Протон влетел в магнитное поле перпендикулярно линиям индукции и описал дугу радиусом 10 см. Найти скорость протона, если напряженность поля 100 кА/м. /1,2 Мм/с/

353. Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов 400 В, попал в однородное магнитное поле напряженностью 10³ А/м. Найти радиус кривизны траектории и частоту обращения электрона, если вектор скорости перпендикулярен линиям поля. /5,3 см; 35 МГц/

354. Рассчитать радиус магнита и частоту ускоряющего электрического поля переменного тока в циклотроне, предназначенном для получения пучка протонов с энергией 5 МэВ. Индукция поля равна 2 Тл. Удельный заряд протона 0,96×10⁸ Кл/кг. /16 см; 30 МГц/

355. Однозарядный ион натрия прошел ускоряющую разность потенциалов 1 кВ и влетел перпендикулярно линиям магнитной индукции в однородное поле 0,5 Тл. Найти удельный заряд иона, если он описал окружность радиусом 4,4 см. /4,13 МКл/кг/

356. Электрон движется перпендикулярно двум скрещенным однородным полям: магнитному с индукцией 0,5 мТл и электрическому с напряженностью 10 В/см. Найти скорость электрона, если при одновременном действии двух полей электрон не испытывает отклонения, и радиус кривизны траектории, если включено одно магнитное поле. /2 Мм/с; 2,3 см/

357. Перпендикулярно однородному электрическому полю напряженностью 800 В/см возбуждено магнитное поле напряженностью 40 А/см. Пучок электронов, движущихся перпендикулярно к линиям напряженности того и другого поля, не испытывает отклонения. Найти скорость электронов. /16 Мм/с/

358. В магнитном поле, индукцией 2 мТл, движется электрон по винтовой линии радиусом 2 см и шагом 5 см. Определить скорость электрона. /7,6 Мм/с/

359. Электрон влетает в однородное магнитное поле напряженностью 16 кА/м со скоростью 8000 км/с. Направление скорости составляет угол 60° с направлением поля. Найти радиус и шаг винтовой линии, по которой будет двигаться электрон в поле. /2 мм; 7 мм/

360. Электрон движется в однородном магнитном поле напряженностью 7,2 кА/м по винтовой линии радиусом 1 см и шагом 7,8 см. Найти период обращения электрона и его скорость. /4×10^-9 с; 25 Мм/с/

361. В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл движется проводник длиной 10 см со скоростью 15 м/с, направленной перпендикулярно к магнитному полю. Найти ЭДС, индуцированную в проводнике. /0,15 В/

362. Скорость самолета с реактивным двигателем 950 км/ч. Найти ЭДС индукции, возникающую на концах крыльев такого самолета, если вертикальная составляющая напряженности земного магнитного поля равна 40 А/м и размах крыльев самолета 12,5 м. /165 мВ/

363. Квадратная рамка со стороной 10 см, содержащая 200 витков, вращается в однородном магнитном поле около оси, перпендикулярной к направлению поля. Чему равна индукция поля, если рамка совершает 8 оборотов в секунду и максимальная ЭДС индукции равна 10 В? /0,1 Тл/

364. В однородном магнитном поле, индукцией 0,1 Тл, равномерно вращается катушка, состоящая из 100 витков. Частота вращения катушки 5 с^-1, площадь поперечного сечения 0,01 м². Ось вращения перпендикулярна к оси катушки и направлению магнитного поля. Найти максимальную ЭДС индукции во вращающейся катушке. /3,14 В/

365. В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл равномерно вращается рамка, содержащая 1000 витков. Площадь рамки 150 см². Сколько оборотов в секунду совершает рамка, если известно, что максимальная ЭДС, возникающая в рамке, составляет 94 В? /10 с^-1/

366. Проволочное кольцо радиусом 10 см лежит на столе. Какое количество электричества протечет по кольцу, если его повернуть с одной стороны на другую? Сопротивление кольца 1 Ом. Вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли 5×10^-5 Тл. /3,14 мкКл/

367. Проволочный виток сопротивлением 0,1 Ом надет на длинный прямой магнит. Когда магнит выдернули из витка, то по витку протекло количество электричества 10^-4 Кл. Определить магнитный поток, пересеченный витком. /10^-5 Вб/

368. В магнитное поле с индукцией 0,05 Тл помещена катушка, состоящая из 200 витков проволоки. Сопротивление катушки 40 Ом, площадь поперечного сечения 12 см². Катушка помещена так, что ее ось составляет угол 60° с направлением поля. Какой заряд пройдет по катушке при исчезновении магнитного поля? /0,15 мКл/

369. В магнитном поле, индукция которого 0,1 Тл, находится квадратная рамка из медной проволоки (r = 1,7×10^-8 Ом×м). Площадь поперечного сечения

1 мм², площадь рамки 25 см². Нормаль к плоскости рамки параллельна линиям индукции поля. Какое количество электричества пройдет по контуру рамки, если поле выключить? /74 мКл/

370. Круговой контур радиусом 2 см помещен в однородное магнитное поле с индукцией 0,2 Тл. Плоскость контура перпендикулярна к направлению магнитного поля. Сопротивление контура 1 Ом. Какой заряд пройдет через контур при повороте его на 90°? /0,25 мКл/

371. Ток в катушке с немагнитным сердечником равномерно возрастает со скоростью 100 А/с. Определить ЭДС самоиндукции, если катушка содержит 1000 витков, длина ее 40 см и площадь сечения 5 см². /0,16 В/

372. Обмотка электромагнита содержит 800 витков. Площадь сечения сердечника 15 см², индукция магнитного поля в сердечнике равна 1,4 Тл. Вычислить величину средней ЭДС, возникающей в обмотке при размыкании тока, если ток уменьшается до нуля в течение 0,001 с. /1680 В/

373. Число витков однослойной катушки 1000. Сколько витков надо добавить, чтобы индуктивность возросла вдвое? /414/

374. Сколько витков проволоки диаметром 0,4 мм нужно намотать на картонный цилиндр диаметром 2 см, чтобы получить однослойную катушку с индуктивностью 1 мГн? Витки плотно прилегают друг к другу. /1000/

375. С какой скоростью должен нарастать ток в катушке с числом витков 800, площадью поперечного сечения 10 см², длиной 30 см, чтобы величина ЭДС самоиндукции, возникшей в ней, была равна 25 мВ? /9,3 А/с/

376. На железный стержень длиной 50 см и сечением 2 см² намотан в один слой провод так, что на каждый сантиметр длины стержня приходится 20 витков. Найти энергию магнитного поля в сердечнике соленоида, если ток в обмотке 0,5 А, а магнитная проницаемость в этих условиях равна 1040. /65,3 мДж/

377. По обмотке тороида течет ток 0,6 А. Витки провода диаметром

0,4 мм плотно прилегают друг к другу. Определить энергию поля тороида и ее плотность, если сечение тороида 4 см², а диаметр средней линии 30 см.

/0,53 мДж; 1,4 Дж/м³/

378. На железное кольцо намотано в один слой 200 витков провода. Чему равна энергия магнитного поля, если при токе 2,5 А магнитный поток в железе 0,5 мВб? /0,125 Дж/

379. При токе в 1 А, проходящем по обмотке соленоида, энергия магнитного поля 10^-4 Дж. Чему равна индуктивность соленоида? /0,2 мГн/

380. Замкнутый соленоид намотан на немагнитный каркас и содержит 20 витков на каждый сантиметр длины. Найти объемную плотность энергии поля при токе 1 А. /2,5 Дж/м³/

4.6. Электромагнитные колебания и волны

381. Колебательный контур состоит из катушки с индуктивностью 2 мГн и конденсатора емкостью 888 пФ. На какую длину волны настроен контур?

/2500 м/

382. Какую индуктивность надо включить в колебательный контур, чтобы при емкости 2 мкФ получить частоту 1000 Гц? /12,7 мГн/

383. Найти частоту собственных колебаний в контуре, состоящем из катушки индуктивности и плоского конденсатора. Площадь каждой пластины конденсатора 30 см² и расстояние между ними 0,1 см. Число витков катушки 1000, длина ее 30 см, сечение 1 см². /1,5 МГц/

384. Индуктивность катушки в колебательном контуре 20 мкГн. Требуется настроить этот контур на частоту 5 МГц. Какую емкость следует выбрать?

/51 пФ/

385. Колебательный контур, состоящий из воздушного конденсатора с двумя пластинами по 100 см² каждая и катушки с индуктивностью 1 мкГн резонирует на волну длиной 10 м. Найти расстояние между пластинами конденсатора. /3,14 мм/

386. В колебательном контуре происходят свободные колебания. Зная, что максимальный заряд в контуре 1 мкКл, а максимальный ток равен 10 А, найти длину волны. /188 м/

387. Электромагнитные волны распространяются в некоторой однородной среде со скоростью 2×10⁸ м/с. Какую длину волны имеют электромагнитные колебания в данной среде, если частота колебаний 1 МГц? /200 м/

388. Колебательный контур состоит из конденсатора и катушки с индуктивностью 0,2 Гн. Найти емкость конденсатора, если известно, что максимальная сила тока в контуре 0,45 А, а максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора 90 В. Сопротивлением контура пренебречь. /5 мкФ/

389. Катушка с индуктивностью 30 мкГн присоединена к плоскому конденсатору с площадью пластин 0,01 м² и расстоянием между ними 0,1 мм. Найти диэлектрическую проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами, если контур настроен на длину волны 750 м. /6/

390. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 80 пФ и катушки индуктивностью 0,5 мГн. Найти максимальный ток в контуре, если максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора 300 В. На какую длину волны резонирует данный контур? /0,12 А; 377 м/

391. Соленоид с немагнитным сердечником длиной 40 см и сечением

5 см², содержащий 800 витков, соединен параллельно с конденсатором емкостью 0,8 мкФ. Определить частоту колебаний контура. /5650 Гц/

392. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 1,02 Гн и конденсатора емкостью 25 нФ. На обкладках конденсатора сосредоточен заряд 2,5 мкКл. Написать уравнение изменения тока в цепи в зависимости от времени.

/I = -15,7 sin 2p×10³ t (мА)/

393. Колебательный контур состоит из катушки с индуктивностью

1,02 Гн и конденсатора емкостью 0,025 мкФ. Заряд на конденсаторе равен 2,5×10^-6 Кл. Какова зависимость разности потенциалов на конденсаторе от времени?

/U = 100 cos 2p×10³ t (В)/

394. Закон изменения разности потенциалов на обкладках конденсатора в контуре задан уравнением U = 50 cos 10⁴p t (В). Емкость конденсатора равна

0,1 мкФ. Найти период колебаний, индуктивность, длину волны. Написать закон изменения тока в контуре.

/2×10^-4 с; 10 мГн; 60 км; I = -0,157 sin10⁴p t (А)/

395. Закон изменения тока в контуре I = -0,02 sin 400p t (А). Индуктивность контура 1 Гн. Найти период свободных колебаний, емкость, максимальное напряжение и полную энергию.

/5 мс; 0,635 мкФ; 25 В; 0,2 мДж/

396. Колебательный контур состоит из конденсатора переменной емкости от 12 пФ до 80 пФ и катушки с индуктивностью 1,2 мГн. Найти диапазон длин электромагнитных волн, которые могут вызывать резонанс в этом контуре.

/226 м; 580 м/

397. Катушка (без сердечника) длиной 50 см и площадью поперечного сечения 3 см² имеет 1000 витков и соединена параллельно с конденсатором. Он состоит из двух пластин площадью 75 см² каждая, расстояние между пластинами 5 мм, диэлектрик - воздух. Найти период колебаний контура и длину волны, на которую он настроен. /628 нс; 188 м/

398. Индуктивность колебательного контура 0,5 мГн. Какова должна быть электроемкость контура, чтобы он резонировал на длину волны 300 м?

/51 пФ/

399. Определить частоту собственных колебаний контура, изображенного на рисунке, круговую частоту, период колебаний и длину волны, на которую контур настроен, если он содержит катушку индуктивностью 10 мГн, конденсатор емкостью С₁, равной 880 пФ и подстроечный конденсатор емкостью С₂ = 20 пФ.

/53 кГц; 3,32×10⁵ с^-1; 19 мкс; 5650 м/

400. Разность потенциалов на конденсаторе в контуре за 1 мс уменьшается в три раза. Найти коэффициент затухания. /1,1×10³ с^-1/

Дата добавления: 2015-06-04