Приклади розв’язання задач. Задача 1 По двох нескінченно довгих паралельних провідниках у повітрі течуть в однаковому напрямку струми I1 й I2 (рис.)

Задача 1 По двох нескінченно довгих паралельних провідниках у повітрі течуть в однаковому напрямку струми I₁ й I₂ (рис.). Провідники розташовані на відстані 5 см один від одного. Знайти величину струму I₁, якщо індукція магнетного поля у точці, рівновіддаленій від обох проводів на 3,5 см, дорівнює 3^.10^-5 Тл, а сила струму I₂ дорівнює 2 А.

Дано:

l = 5 см = 5^.10^{-2 м}

I₂ = 2 А

r₁ = r₂ = 3,5 см = 3,5^.10^{-2 м}

В = 3^.10^-5 Тл

___________________

I₁ –?

Розв’язування. Використаємо принцип суперпозиції

,де

, .

Для розрахунку результуючого магнетного поля використаємо теорему косинусів

, (1)

де a – кут між векторами і .

Вектори і спрямовані по дотичних до силових ліній у точках, що відстоять від струмів I₁ і I₂ на відстані r₁ і r₂, відповідно.

Оскільки кут a між векторами і дорівнює такому ж куту між сторонами трикутника (рис.), то

cos = або cos = .

Підставляючи в (1) вирази для В₁ і В₂ з врахуванням того, що r₁=r₂, одержимо

( cos )^1/2.

Звідки

сos = і = 0

Підставляючи дані з умови задачі, одержимо квадратне рівняння відносно І₁

- 0,0816^.I₁ - 23,56 = 0.

Звідки

.

Оскільки від’ємне значення струму I₁ відповідає протилежному відносно I₂ напрямку протікання, то воно не може бути розв’язком задачі.

Таким чином I₁ = (9,79/2) А = 4,895 А.

Відповідь: I₁ = 4,895 А.

Задача 2 Напруженість магнетного поля у центрі квадратної рамки з струмом дорівнює 30 А/м. Знайти силу струму, що протікає по рамці, якщо довжина її сторін 10 см.

Дано:

квадратна рамка

Н = 30 А/м

а = 10 см = 10^{-1 м}

________________

I –?

Розв’язування. Відомо, що напруженість магнетного поля пов'язана з вектором магнетної індукції співвідношенням

. Звідки B = Тл.

У центрі рамки всі вектори магнетної індукції, що відповідають магнетному полю струмів, які протікають по різних сторонах рамки, однакові за величиною й напрямком. Тому В = 4В₁, де В₁ – магнетна індукція магнетного поля, створеного струмом однієї із сторін

де r₀ – відстань від центра рамки до кожної із сторін;

r₀ = a/2 = 5 см = 0,05 м.

Кут a для квадратної рамки дорівнює 45^о і сos45^о . Тому

або .

Виконаємо необхідні розрахунки, підставивши всі дані в системі СІ,

В = 3,77^.10^-5 Тл; a = 0,1 м; m = 1; m₀ = 4p^.10^-7 Гн/м.

Задача 3 Індукція магнетного поля у центрі мідного дротяного кільця з струмом дорівнює 10^-5 Тл. Який переріз має дріт цього кільця, якщо після увімкнення до його кінців різниці потенціалів в 0,2 В, по кільцю тече струм силою 2 А. Питомий опір міді = 1,7^.10^-8 Ом^.м.

Дано:

В = 10^-5 Тл

U = 0,2 В

I = 2 А

ρ = 1,7^.10^-8 Ом^.м

S –?

Розв’язування. Індукція магнетного поля у центрі кільця з струмом

. (1)

Із закону Ома для ділянки кола маємо , (2)

де l = 2pr – довжина кільця; r – радіус кільця; R – опір дроту кільця.

Підставляючи вираз для l в (2), одержимо

. Звідки

і

З останньої формули знаходимо переріз

. Підставимо числові дані:

= 0,134 мм².

Задача 4 Електрон, пройшовши прискорюючу різницю потенціалів 50 В, влітає в однорідне магнетне поле під кутом 30^о до ліній індукції. Визначити величину вектора магнетної індукції, якщо радіус гвинтової лінії, по якій рухається електрон, дорівнює 10 см.

Дано:

U = 50 В

a = 30⁰

R = 10 см = 10^{-1 м}

______________

В –?

Розв’язання. У магнетному полі електрон під дією сили Лоренца бере участь у двох рухах: рівномірному русі в напрямку силових ліній магнетного поля і русі по колу в площині, перпендикулярній до силових ліній.

Рівномірний рух відбувається зі швидкістю сos , а рух по колу характеризується швидкістю sinα. Рух по колу відбувається під дією сили Лоренца, яка є доцентровою

, де R – радіус кола.

З урахуванням того, що сила Лоренца дорівнює , одержуємо співвідношення

B = . (1)

Величина швидкості електрона визначається пройденою різницею потенціалів

eU = .

Звідки й .

Тоді, відповідно до формули (1), знаходимо

.

Підставимо числові дані, переводячи величини в систему СІ

Тл.

Тестовий контроль по темі: “Магнітне поле”

№	Питання:	Відповіді:
	Магнітне поле це.	1 Простір, в якому проявляється дія даного заряду на інший. 2 Простір, який оточує нерухоме заряджене тіло. 3 Простір, через який передається дія одного заряду на інший. 4 Одна з двох сторін електромагнітного поля, яка проявляється по механічній дії на магнітну стрілку або провідник із струмом.
	Магнітне поле характеризується такими величинами:	1 2 U, E 3 4 B, H, Ф
	Чи мають “початок” і “кінець” магнітні лінії?	1 Магнітні лінії замкнуті, тому вони не мають початку і кінця. 2 Замкнутими магнітними лініями являються тільки лінії прямолінійного провідника із струмом. 3 Магнітні лінії мають початок і кінець. 4 Магнітні лінії замкнуті, поскільки не мають початку і кінця, а магнітні лінії постійних магнітів мають початок і кінець.
	В деякому довільному магнітному полі взятий довільний об’єм. Частина силових ліній магнітного поля входить в об’єм, а частина виходить з нього. Яких ліній більше?	1 Даних недостатньо для рішення задачі. 2 Кількість ліній одинакова. 3 Ліній, які входять більше. 4 Ліній, які виходять більше.
	В яких випадках неправильно визначений напрямок магнітних ліній навколо провідника із струмом?
	В якому випадку не вірно визначений напрямок магнітних ліній котушки із струмом?
	Яку властивість магнітного поля характеризує магнітна індукція?	1 Силу, з якою поле діє на провідник із струмом довжиною 1 м. 2 Вплив середовища на інтенсивність магнітного поля. 3 Інтенсивність магнітного поля і напрямок магнітного поля в любій його точці. 4 Вплив форми провідника із струмом на інтенсивність магнітного поля.
	В загальному випадку електромагнітна сила визначається таким виразом.	1 2 3 4
	Якою формулою визначається електромагнітна сила, яка діє на провідник із струмом в однорідному магнітному полі при русі провідника перпендикулярно до вектора магнітної індукції?	1 2 3 4
	В однорідному магнітному полі на провідник із струмом І=0,1 А, довжиною 10 см діє сила, рівна 0,01 Н. Визначити значення магнітної індукції, якщо провідник розміщений перпендикулярно лініям магнітного поля.	1 0,01 Тл 2 0,1 Тл 3 1 Тл 4 10 Тл
	В однорідному магнітному полі, індукція якого 1,25 Тл перпендикулярно до вектора магнітної індукції переміщується провідник довжиною 0,5 м. Визначити силу, яка діє на провідник, якщо величина струму в ньому 100 мА.	1 12,5 Н 2 0,0625 Н 3 0,625 Н 4 6,25 Н
	Як зміниться напрямок електромагнітної сили, якщо поміняти місцями полюси електромагніту?	1 Не зміниться. 2 Зміниться на протилежний. 3 Зміниться на . 4 Зміниться на .
	Яка з дільниць кривих являється дільницею початкового намагнічування?	1 abc i dfk 2 cd i ka 3 bc i fk 4 dfka i abcd 5 oa
	Визначити індуктивність кільцевої котушки S=6 cм^2. Яка має зовнішній діаметр D=11 см, внутрішній діаметр 9 см, кількість витків W=500.	1 L=0,3 мГн 2 L=3 Гн 3 L=0,03 Гн 4 Для рішення задачі не достатньо даних.
	Які величини характеризують магнітне поле?	1 Тільки магнітна індукція. 2 Тільки магнітний потік. 3 Магнітна індукція, магнітний потік, напруженість. 4 Магнітна проникність.
	Рамка зі струмом розміщена в однорідному полі так, що її площина паралельна силовим лініям, що буде з рамкою?	1 Залишиться в спокої. 2 Повернеться на кут 180^о. 3 Почне поступово рухатися. 4 Повернеться на 90^о.
	Вказати графік розподілу магнітної індукції провідника із струмом.
	В неоднорідному магнітному полі магнітний потік визначається виразом:	1 2 3 Правильна відповідь відсутня 4
	Площа поперечного перерізу полюса електричної машини 100 см^2. Визначити магнітний потік полюса машини, якщо магнітна індукція рівна 0,6 Тл і вектор магнітної індукції перпендикулярний площі поперечного перерізу.	1 0,006 Вб 2 0,06 Вб 3 60 Вб 4 6 Вб
	Яка величина характеризує вплив середовища на інтенсивність магнітного поля і в яких одиницях вона вимірюється?	1 Залишкова магнітна індукція, Тл. 2 Магнітна проникність, г/м. 3 Напруженість магнітного поля, А/м. 4 Магнітний потік, Вб.
	Чому рівна відносна магнітна проникність сталі, якщо її абсолютна магнітна проникність г/м	1 2 3 4
	Яке фізичне явище характеризує магнітну проникність речовини?	1 Здатність елементарних магнітних моментів, створених струмом електронів атомів речовини до певної орієнтації під дією зовнішнього поля. 2 Інтенсивність молекулярних елементарних струмів. 3 Швидкість повертання елементарних магнітних моментів, створених електронами атомів речовини, під дією зовнішнього магнітного поля. 4 Кількість елементарних магнітних моментів утворених молекулярними елементарними струмами речовини.
	Яка з вказаних величин характеризує вплив форми провідника на інтенсивність магнітного поля?	1 Магнітна індукція. 2 Правильна відповідь відсутня. 3 Магнітний потік. 4 Абсолютна магнітна проникність.
	Якими одиницями вимірюється напруженість магнітного поля?	1 Вб, Мкс 2 Г, Гс 3 А/м, А/см, Е 4 Г/м, Г, мкГ
	Який з графіків виражає залежність для феромагнітних матеріалів?
	Чому при відомій напруженості магнітного поля Н для визначення В практично користуються кривими намагнічування, а не визначають її за формулою ?	1 Тому, що визначення В по кривих простіше. 2 Тому, що визначення В по кривих намагнічування точніше. 3 Тому, що визначення В по кривих намагнічування точніше, простіше. 4 Тому, що для визначення В по формулі необхідно знати значення (або ), яке відповідає заданому значенню Н, а воно часто невідомо.
	Провідник АБ, активна довжина якого 0,2 м. Знаходиться в одно-рідному магнітному полі з індук-цією 0,1 Т. Провідник під’єдна-ний до затискачів з ЕРС 120 В. загальний опір контура АВСДА –2 Ом. Визначити, яка величина грузу G забезпечує нерухомий стан провідника?	1 G=1.2 H 2 G=2.4 H 3 G=0.6 H 4 G=1.8 H 5 Умова не може бути виконана
I1 I2 W1 W2 28	На кільцевий сердечник намотано дві котушки. Кількість витків і струми котушок: W1=50; I1=8 A; W2=80; I2=3 A. визначити напрямок магнітного потоку в сердечнику.	1 За годинниковою стрілкою. 2 Проти годинникової стрілки. 3 Потік буде рівний нулю. 4 Даних недостатньо для рішення задачі.
I1 W1 W2 I2 Ф 29	Визначити повний струм для приведеної схеми, якщо I1=10 A; W1=20; I2=5 A; W2=4.	1 А 2 А 3 А 4 А
	Який вираз являється загальним виразом закону повного струму?	1 2 3 4
A 31	Користуючись законом повного струму, визначити напруженість магнітного поля в точці А, віддаленій від радіоантени на віддалі 2 м, якщо величина струму в антені 500 мА, а довжина антени значно більша від вказаної відстані.	1 НА=0,04 А/см 2 НА=400 А/м 3 НА=0,08 А/см 4 НА=0,04 А/м
	В яких точках перерізу провідника напруженість поля рівна максимальній і нульовому значенню?	1 Нmax в центрі, а Н=0 на поверхні провідника. 2 Напруженість у всіх точках однакова. 3 Правильна відповідь відсутня. 4 Н=0 на поверхні провідника, а Нmax в точках, віддалених від центру на відстані рівній попередньому значенню радіуса.
	По якій формулі визначається напруженість в центрі котушки, якщо довжина намотки значно більша діаметра котушки?	1 2 3 4
	Зміною якої величини найбільше раціонально регулювати величину магнітного потоку машини постійного струму?	1 W 2 3 S 4 I
	Яким значенням відносної магнітної проникності характеризується парамагнітні матеріали?	1 2 3 4
	Стан магнітного насичення пояснюється:	1 Тим, що елементарні магнітні моменти матеріалу повністю орієнтовані по напрямку зовнішнього магнітного поля. 2 Відсутністю спонтанної намагнічених областей в матеріалі. 3 Тим, що елементарні моменти змінили свого орієнтацію під впливом зовнішнього магнітного поля. 4 Недостатньою величиною напруженості зовнішнього магнітного поля.

ЗАВДАННЯ: законспектувати матеріал, розглянути розв’язки задач, виконати тести.

ФОРМА КОНТРОЛЮ: перевірка конспекту самостійної роботи, виконання завдань.

ВИКЛАДАЧ – Марінець І.С.

САМОСТІЙНА РОБОТА № 10 (3 год.)

ТЕМА: Робота і потужність змінного струму. Трансформація змінного струму. Трансформатор

МЕТА: З’ясувати характер виконання роботи змінним струмом та ознайомити студентів з призначенням, класифікацією трансформаторів, значення їх в роботі мереж та електрообладнання;

вивчити будову, принцип дії однофазною трансформатора, поняття коефіцієнту трансформації, режими роботи трансформаторів та схеми з’єднань.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ:

2 Бушок Г.Ф.Курс фізики. Кн.2. / Г.Ф. Бушок, Є.Ф. Венгер. – К.: Вища школа, 2002, с. 229-235.

7 Кучерук І.М. Загальний курс фізики. У трьох томах. Т. 2. / І.М.Кучерук, І.Т Горбачук, П.П. Луцик. – К.: Техніка, 2006, с. 374-379.

Дата добавления: 2017-01-14