Правило Ленца

Отталкивание или притяжение магнита катушкой зависит от направления индукционного тока в ней. Поэтому закон со­хранения энергии позволяет сформулировать правило, опре­деляющее направление индукционного тока.

В чем состоит различие двух опытов: приближение магнита к катушке и его удаление? В первом случае магнитный поток (или число линий магнитной индукции, пронизывающих вит­ки катушки) увеличивается (рис. 5.5, а), а во втором случае — уменьшается (рис. 5.5, б). Причем в первом случае линии ин­дукции В' магнитного поля, созданного возникшим в катушке индукционным током, выходят из верхнего конца катушки, так как катушка отталкивает магнит, а во втором случае, на­оборот, входят в этот конец. Эти линии магнитной индукции на рисунке 5.5 изображены штрихом.

Теперь мы подошли к главному: при увеличении магнитно­го потока через витки катушки индукционный ток имеет та­кое направление, что создаваемое им магнитное поле препят­ствует нарастанию магнитного потока через витки катушки. Ведь вектор индукции В' этого поля направлен против вектора индукции В поля, изменение которого порождает электриче­ский ток. Если же магнитный поток через катушку ослабева­ет, то индукционный ток создает магнитное поле с индукцией В', увеличивающее магнитный поток через витки катушки.

В этом состоит сущность общего правила определения на­правления индукционного тока, которое применимо во всех случаях. Это правило было установлено русским физиком Э. X. Ленцем (1804—1865).

Согласно правилу Ленца возникающий в замкнутом кон­туре индукционный ток имеет такое направление, что со­зданный им магнитный поток через поверхность, ограничен­ную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое порождает данный ток.

В случае сверхпроводников компенсация изменения внеш­него магнитного потока будет полной. Поток магнитной ин­дукции через поверхность, ограниченную сверхпроводящим контуром, вообще не меняется со временем ни при каких ус­ловиях. Подробнее об этом пойдет речь в дальнейшем.

Направление индукционного тока определяется законом сохранения энергии. Индукционный ток во всех случаях своим магнитным полем препятствует изменению маг­нитного потока, вызывающему данный ток.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ:

(-12-9.03.2013)

Задачи по теме «Магнитный поток. Индуктивность.»

1. Найти индуктивность контура, в котором при силе тока I = 10 A возникает магнитный поток Ф = 0,5 Вб.

2. Индуктивность контура L = 0,2 Гн. При какой силе тока в нем возникает магнитный поток Ф = 0,1 Вб?

3. Индуктивность контура L = 0,04 Гн, сила тока в нем I = 0,5 А. Найти магнитный поток.

Задачи по теме «Электрические колебания»

1248. Какую роль играют индуктивность и емкость в ко­лебательном контуре?

1249. Какое влияние на свободные электромагнитные колебания в контуре окажет увеличение активного сопро­тивления катушки при прочих равных условиях?

1250. В каких случаях в колебательном контуре будут получаться незатухающие электромагнитные колебания?

1251. Для какой цели в колебательный контур иногда включают катушку переменной индуктивности или конден­сатор переменной емкости?

1252. Пластины плоского конденсатора, включенного в колебательный контур, сближают. Как будет меняться при этом частота колебаний контура?

1253. Что произойдет с собственными колебаниями в контуре, если его емкость увеличить в 3 раза, а индуктив­ность уменьшить в 3 раза? Активным сопротивлением кон­тура можно пренебречь.

1254. Вычислите частоту собственных колебаний в кон­туре, если его емкость увеличить в 3 раза, а индуктивность уменьшить в 3 раза. Активным сопротивлением контура можно пренебречь.

1255. Чему равен период собственных колебаний в кон­туре, если его индуктивность равна 2,5 мГн и емкость 1,5 мкФ?

1256. Колебательный контур содержит конденсатор электроемкостью 0,1 мкФ. Какую индуктивность надо вве­сти в контур, чтобы получить электрические колебания ча­стотой 10 кГц?

1257. Какую индуктивность надо включить в колеба­тельный контур, чтобы при электроемкости 2 мкФ получить колебания с периодом 10^-3 с?

1258. Конденсатор какой емкости надо включить в коле­бательный контур, чтобы при индуктивности катушки, рав­ной 5,1 мкГн, получить колебания с частотой 10 МГц?

1259. Плоский конденсатор состоит из двух круглых пластин диаметром 8 см. Между пластинами зажата стеклянная пластина толщиной 5 мм. Обкладки конденсатора замкнуты через катушку индуктивностью 0.02 Гн. Опреде­лите частоту колебании, возникающих в этом контуре.

1260. Колебательный контур состоит из катушки индук­тивностью 0,003 Гн и плоского конденсатора. Пластины конденсатора в виде дисков радиусом 1.2 см расположены на расстоянии 0,3 мм друг от друга. Определите период собственных колебаний контура. Каким будет период коле­баний, если конденсатор заполнить диэлектриком с диэлек­трической проницаемостью 4?

1261. Катушка индуктивностью 30 мкГн присоединена к плоскому конденсатору с площадью пластин 0.01 м и расстоянием между ними 0.1 мм. Найдите диэлектриче­скую проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами, если контур настроен на частоту 400 кГц.

1262. В каких пределах должна изменяться электроем­кость конденсатора в колебательном контуре, чтобы в нем могли происходить колебания с частотой от 400 до 500 Гц?Индуктивность контурной катушки равна 16 мГн.

1263. В каких пределах должна изменяться индуктив­ность катушки колебательного контура, чтобы в нем могли происходить колебания с частотой от 400 до 500 Гц? Ем­кость конденсатора равна 10 нкФ.

1264. Колебательный контур состоит из катушки индук­тивностью 4 Гн и конденсатора емкостью 1 мкФ. Амплиту­да колебаний заряда на обкладках конденсатора равна 100 мкКл. Напишите уравнение зависимости q(t), I(t), U (t).

1265. Заряд на обкладках конденсатора колебательного контура меняется по закону q = 2∙I0^-6cos (10⁴ πt) Кл. Най­дите амплитуду колебаний заряда, период и частоту коле­баний, запишите уравнение зависимости напряжения на конденсаторе от времени и силы тока в контуре от времени.

14.1. От чего зависит период собственных незатухающих электро­магнитных колебаний в контуре?

14.2. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С = 1 мкФ и катушки индуктивностью L = 0,01 Гн. Вычислить период колебаний в контуре. Можно ли возникшие колебания считать высоко­частотными?

14.3. Колебательный контур состоит из лейденских банок общей элек­троемкостью С = 6∙10^-3 мкФ и катушки индуктивностью L = 11 мкГн. Вычислить частоту электромагнитных колебаний в контуре.

14.4. Катушку какой индуктивности надо включить в колебательный контур, чтобы с конденсатором емкостью С= 2 мкФ получить электро­магнитные колебания частотой v = 1000 Гц?

14.5. Какой емкости конденсатор нужно включить в колебательный контур с катушкой индуктивности L = 0,76 Гн, чтобы получить в нем электрические колебания звуковой частоты ν= 400 Гц?

14.6. Во сколько раз изменится период и частота свободных, незату­хающих колебаний в контуре, если его индуктивность увеличить в 2 ра­за, а емкость — в 4 раза?

14.7. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L = 2,5∙10^-6 Гн и двух конденсаторов, соединенных между собой парал­лельно, емкостью С = 5∙10^-3 мкФ каждый. Определить период электри­ческих колебаний в контуре.

14.8. В колебательном контуре частота собственных колебаний ν₁ = 30 кГц, при замене конденсатора частота стала ν₂ = 40 кГц. Какой будет частота колебаний в контуре: а) при параллельном соединении обоих конденсаторов; б) при последовательном соединении?

Дата добавления: 2013-12-12