Проводящий контур движется с постоянной скоростью. Эдс индукции в движущихся проводниках. Закон Фарадея для электромагнитной индукции

Магнитный поток через контур может изменяться по следующим причинам:

• При помещении неподвижного проводящего контура в переменное магнитное поле .
• При движении проводника в магнитном поле , которое может и не меняться со временем.

В обоих этих случаях будет выполняться закон электромагнитной индукции. При этом происхождение электродвижущей силы в этих случаях различное. Рассмотрим подробнее второй из этих случаев

В данном случае проводник движется в магнитном поле. Вместе с проводником совершают движение и все заряды, которые находятся внутри проводника. На каждый из таких зарядов со стороны магнитного поля будет действовать сила Лоренца. Она и будет способствовать перемещению зарядов внутри проводника.

• ЭДС индукции в данном случае будет иметь магнитное происхождение.

Рассмотрим следующий опыт: магнитный контур, у которого одна сторона подвижная, помещают в однородное магнитное поле. Подвижная сторона длиной l начинает скользить вдоль сторон MD и NC с постоянной скоростью V. При этом она постоянно остаётся параллельной стороне СD. Вектор магнитной индукции поля будет перпендикулярен проводнику и составлять угол а с направлением его скорости. На следующем рисунке представлена лабораторная установка для этого опыта:

Сила Лоренца, действующая на движущуюся частицу, вычисляется по следующей формуле:

Fл = |q|*V*B*sin(a).

Сила Лоренца будет направлена вдоль отрезка MN. Рассчитаем работу силы Лоренца:

A = Fл*l = |q|*V*B*l*sin(a).

ЭДС индукции - это отношение работы, совершаемой силой при перемещении единичного положительного заряда, к величине этого заряда. Следовательно, имеем:

Ei = A/|q| = V*B*l*sin(a).

Эта формула будет справедлива для любого проводника, движущегося в с постоянной скоростью в магнитном поле. ЭДС индукции будет только в этом проводнике, так как остальные проводники контура остаются неподвижными. Очевидно, что ЭДС индукции во всем контуре будет равняться ЭДС индукции в подвижном проводнике.

ЭДС из закона электромагнитной индукции

Магнитный поток через тот же контур, что и в примере выше, будет равняться:

Ф = B*S*cos(90-a) = B*S*sin(a).

Здесь угол (90-а) = угол между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности контура. За некоторое время ∆t площадь контура будет изменяться на ∆S = -l*V*∆t. Знак «минус» показывает, что площадь уменьшается. При этом за это время магнитный поток изменится:

∆Ф = -B*l*V*sin(a).

Тогда ЭДС индукции равна:

Ei = -∆Ф/∆t = B*l*V*sin(a).

Если весь контур будет двигаться внутри однородного магнитного поля с постоянной скоростью, то ЭДС индукции будет равняться нулю, так как будет отсутствовать изменение магнитного потока.

Электромагнитная индукция

Анимация

Описание

Электромагнитная индукция - явление, состоящее в возникновении электродвижущей силы (ЭДС индукции) в проводящем контуре при любом изменении пересекающего его магнитного потока.

Причинами изменения магнитного потока могут быть как изменение во времени магнитной индукции, создаваемой внешними источниками в неподвижном контуре неизменной формы и размеров, так и изменения во времени положения, формы и размеров самого контура, находящегося в магнитном поле.

В соответствии с законом Фарадея (установленным независимо Д. Генри и М. Фарадеем в 1831г.) ЭДС индукции Е, в контуре прямо пропорциональна скорости изменения во времени t магнитного потока Ф , проходящего через поверхность S , ограниченную контуром, т.е.

Е= - dФ/dt .

Знак минус определяет направление индуцированного тока в замкнутом контуре, т.е. индуцированный ток в контуре направлен так, что создаваемый им магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром, препятствует изменению потока Ф , вызвавшему появление этого тока.

В постоянном магнитном поле ЭДС индукции возникает лишь в том случае, если проводящий контур движется неколинеарно силовым линиям магнитного поля или меняет свою форму и размеры во времени.

Иллюстрация возникновения индукционной ЭДС в движущейся проводящей рамке

Рис. 1

Если прямолинейный элемент длинной l проводящего контура (см. рис. 1) движется с постоянной скоростью V под углом a к направлению силовых линий постоянного магнитного поля с индукцией В , то то магнитный поток за промежуток времени dt изменится на величину:

dФ=(Вldx)sin a .

ЭДС индукции при этом составит величину:

Е= - ВlVsin a .

Явление электромагнитной индукции проявляется в замкнутом проводнике любой геометрической формы.

ЭДС индукции численно равна работе по перемещению единичного заряда вдоль замкнутого контура, совершаемой силами вихревого электрического поля, которое порождается в пространстве при изменении магнитного поля во времени.

Временные характеристики

Время инициации (log to от -6 до -3);

Время существования (log tc от -3 до 9);

Время деградации (log td от -6 до -3);

Время оптимального проявления (log tk от -1 до 7).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация эффекта

Простейшая техническая реализация представлена на рис. 2.

Схема простейшего устройства для наблюдения индукцонной ЭДС

Рис. 2

Обозначения:

1 - катушка;

2 - обмотка;

3 - постоянный магнит;

4 - опора магнита;

5 - устройство для измерения ЭДС индукции.

Постоянный магнит введен вместо сердечника индукционной катушки. При удалении магнита возникает импульс ЭДС, амплитуда которого пропорциональна скорости удаления магнита.

Применение эффекта

А1. Медное кольцо находится во внешнем магнитном поле так, что плоскость кольца перпендикулярна линиям магнитной индукции. Индукция магнитного поля равномерно увеличивается. Индукционный ток в кольце

3) равен нулю 4) постоянен

А2. За 3 секунды магнитный поток, пронизывающий проволочную рамку, равномерно увеличился с 6 Вб до 9 Вб. Чему равно при этом значение ЭДС индукции в рамке?

1) 1В 2) 2В 3) 3В 4) 0 В

А3. Проводящий контур движется с постоянной скоростью в постоянном однородном магнитном поле так, что вектор магнитной индукции В перпендикулярен плоскости контура. Вектор скорости контураvперпендикулярен вектору В. В этом случае с течением времени ЭДС индукции в контуре

1) увеличивается 2) уменьшается

3) постоянна и не равна 0 4) равна 0

А4. Сила тока в катушке индуктивностью 1 Гн увеличилась в 2 раза. Магнитный поток через катушку

1) увеличился в 2 раза 2) увеличился в 4 раза

3) уменьшился в 2 раза 4) уменьшился в 4 раза

А5. Энергия тока в катушке прямо пропорциональна

1) I 2 2)I3)I -1 4)I -2

А6. На рисунке представлен график изменения силы тока в катушке индуктивностьюL= 6 Гн при размыкании цепи. Оцените среднее значение ЭДС самоиндукции в промежуток времени с.

1) 36 В 2) 18 В

Часть 2.

В1. В однородном магнитном поле индукцией 0,04Тл на проводник с током действует сила 24мН. Длина активной части проводника 20см, сила тока в нем 6А. Под каким углом к вектору магнитной индукции расположен проводник?

В2. В однородном магнитном поле индукцией В=5мТл движется металлический стержень длиной 50смперпендикулярно вектору магнитной индукции со скоростью 2м/с. Какова разность потенциалов, возникающая между концами стержня?

Часть 3.

С1. ЭДС самоиндукции возникая в цепи с индуктивностью 0,2Гн, изменяется с течением времени по закону ε=6t+3 (В). По какому закону наиболее вероятно изменяется сила тока в цепи?

Вариант 2

А1. Изменяясь во времени, магнитное поле порождает

1) вихревое электрическое поле 2) электростатическое поле

3) постоянное магнитное поле 4) гравитационное поле

А2. Тонкое медное кольцо площадью 100 см 2 расположено во внешнем магнитном поле так, что плоскость кольца перпендикулярна линиям магнитной индукции. За 1с магнитная индукция равномерно увеличивается с 1 мТл до 2 мТл. Модуль ЭДС индукции, возникающей при этом в контуре, равен

1) 10 -5 В 2) 10 -3 В 3) 10 -1 В 4) 0 В

А3. ИндуктивностьLзамкнутого проводящего контура определяете формулой (I- ток в контуре, Ф - магнитный поток через поверхность, охватываемую контуром) 1)L= Ф/I2)L=ФI3)L=I/Ф 4)L= ΔI/Ф.

А4. Зависимость энергии магнитного поля в катушке индуктивностьLот силы токаIв катушке дается графиком

На рисунке представлена электрическая схе­ма. В какой лампе после замыкания ключа сила тока позже всего достигнет своего мак­симального значения? 1) 1 2) 2 3) 3

4) во всех одновременно

А5.

А6. Чему равна индуктивность проволочной рамки, если при силе то­каI= 3 А в рамке возникает магнитный поток Ф = 6 Вб?

1) 0,5Гн 2) 2Гн 3) 18 Гн 4) среди перечисленных ответов нет правильного.

Вариант 3

1. Проводящий контур движется с постоянной скоростью в постоянном однородном магнитном поле так, что вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости контура (рис. 39). Вектор скорости контура перпендикулярен вектору. В этом случае с течением времени ЭДС индукции в контуре

А. увеличивается; Б. уменьшается;

В. постоянна и не равна нулю;Г. равна нулю

2. Чему равна ЭДС самоиндукции в катушке индуктивностью L = 3 Гн при равномерном уменьшении силы тока от 5 А до 1 А за 2 секунды?

А. 6 В; Б. 9 В; В. 24 В; Г. 36 В.

3. На рисунке 40 представлен график зависимости магнитного потока через проводящий неподвижный контур от времени. В каком интервале времени модуль ЭДС индукции в контуре равен нулю?

А. 0 – 1 с; Б. 1 – 3 с; В . 0 – 2 с; Г. 3 – 4 с.

4. Катушка индуктивностью 1 Гнвключается на напряжение 20 В. Определить время, за которое сила тока в ней достигает 30 А.

5. Проводник с активной длиной 15 см движется со скоростью 10 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля с индукцией 2 Тл. Какая сила тока возникает в проводнике, если его замкнуть накоротко? Сопротивление цепи 0,5 Ом.

Вариант 4

1. Магнитный поток в 1 Вб может быть выражен в СИ как

А. 1 Н·м²; Б. 1 Тл·м²; В. 1 Тл/с; Г. 1 Тл/м²

2. Проводящий круговой контур перемещается поступательно с постоянной скоростью в направлении, указанном на рисунке 41, в поле прямолинейного проводника с током. Об индукционном токе в контуре можно сказать, что …

А. он направлен по часовой стрелке;

Б. он направлен против часовой стрелки;

В. он возникать не будет;

Г. его направление зависит от модуля индукции магнитного поля.

А. 0,5 Гн; Б. 2 Гн; В. 18 Гн;

Г.

4. Какова индуктивность витка проволоки, если при силе тока 6 А создается магнитный поток 12·10 – 3 Вб? Зависит ли индуктивность витка от силы тока в нем?

5. Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка, сопротивление которого 0,05 Ом при уменьшении магнитного потока внутри витка на 15 мВб?

Вариант 5

1. Проволочная рамка находится в однородном магнитном поле.

а) Рамку поворачивают вокруг одной из ее сторон.

б) Рамку двигают поперек линий индукции магнитного поля.

в) Рамку двигают вдоль линий индукции магнитного поля.

Электрический ток возникает

А. только в случае а; Б. только в случае б;

В. только в случае в; Г. во всех случаях.

2. На рисунке 42 представлен график изменения силы тока в катушке индуктивностью 6 Гн при размыкании цепи. Оцените среднее значение ЭДС самоиндукции в промежуток времени 1 – 2 с.

А. 36 В; Б. 18 В; В. 9 В; Г. 3 В.

3. Чему равна индуктивность проволочной рамки, если при силе тока I = 3 А в рамке возникает магнитный поток Ф = 6 Вб?

А. 0,5 Гн; Б. 2 Гн; В. 18 Гн; Г. среди перечисленных ответов нет правильного.

4. Какова индукция магнитного поля, если в проводнике с длиной активной части 50 см, перемещающаяся со скоростью 10 м/с перпендикулярно вектору индукции, возбуждалась ЭДС 1,5 В?

5. Алюминиевое кольцо расположено в однородном магнитном поле так, что его плоскость перпендикулярна вектору магнитной индукции. Диаметр кольца 25 см, толщина провода кольца 2 мм. Определить скорость изменения магнитной индукции со временем, если при этом в кольце возникает индукционный ток 12 А.Удельное сопротивление алюминия 2,8·10 -8 Ом·м.

Вариант 6

1. Постоянный прямой магнит падает сквозь алюминиевое кольцо. Модуль ускорения падения магнита

А. в начале пролета кольца меньше g, в конце больше g;

Б. равен g; В. больше g; Г. меньше g.

2. На рисунке 43 представлена электрическая схема. В какой лампе после замыкания ключа сила тока позже всего достигнет своего максимального значения?

А. 1 Б. 2 В. 3 Г. Во всех одновременно.

3. Индуктивность L замкнутого проводящего контура определяется формулой

А. L = Ф/I Б. L = Ф·I

В. L = I/Ф Г. L = ∆ I/Ф

4. Найдите ЭДС индукции на концах крыльев самолета (размах крыльев 36,5 м), летящего горизонтально со скоростью 900 км/ч, если вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 5·10 – 3 Тл.

5. Два металлических стержня расположены вертикально и замкнуты вверху проводником. По этим стержням без трения и нарушения контакта скользит перемычка длиной 0,5 см и массой 1 г. Вся система находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл, перпендикулярной плоскости рамки. Установившаяся скорость 1 м/с. Найти сопротивление перемычки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5.
«Переменный ток»

Вариант 1

1. Какая зависимость напряжения от времени t соответствует гармоническим колебаниям?

А= ? Б=?

2. На графике (рис.44) приведена зависимость силы тока в цепи от времени. Чему равен период колебаний тока?

А. 0,5с; Б. 2 с; В. 1 с; Г. 3 с.

3. Период свободных колебаний тока в электрическом контуре равен Т. В некоторый момент энергия электрического поля в конденсаторе достигает максимума. Через какое минимальное время после этого достигнет максимума энергия магнитного поля в катушке?

5. Напишите уравнение гармонических колебаний напряжения на клеммах электрической цепи, если амплитуда колебаний 150 В, период колебаний 0,01 с, а начальная фаза равна нулю.

6. Ток в колебательном контуре изменяется со временем по закону i =0,01соs1000t. Найти индуктивность контура, зная, что емкость его конденсатора 2·10 – 5 Ф.

Вариант 2

1. Период колебаний равен 1 мс. Частота этих колебаний равна

А . 10 Гц; Б. 1 кГц; В. 10 кГц; Г. 1МГц

2. Если электроемкость конденсатора в электрическом колебательном контуре уменьшится в 9 раз, то частота колебаний

А. увеличится в 9 раз; Б. увеличится в 3 раза;

В. уменьшится в 9 раз; Г. уменьшится в 3 раза.

3. В цепь переменного тока включены последовательно резистор, конденсатор и катушка. Амплитуда колебаний напряжения на резисторе 3 В, на конденсаторе 5 В, на катушке 1 В. Чему равна амплитуда колебаний на участке цепи, состоящей из этих трех элементов?

А. 3 В; Б. 5 В; В. 5,7 В; Г. 9 В.

4. По графику, изображенному на рисунке 45, определите амплитуду напряжения и период колебания. Запишите уравнение мгновенного значения напряжения.

7. В колебательном контуре зависимость силы тока от времени описывается уравнением i = 0,06sin10 6 πt. Определить частоту электромагнитных колебаний и индуктивность катушки, если максимальная энергия магнитного поля 1,8·10 – 4 Дж.

Вариант 3

1. Модуль наибольшего значения величины, изменяющейся по гармоническому закону, называется

А. периодом; Б. амплитудой;

В. частотой; Г. фазой.

2. Изменение заряда конденсатора в колебательном контуре происходит по закону q = 3соs5t (q измеряется в микрокулонах, t – в секундах).

Амплитуда колебаний заряда равна

А. 3 мкКл; Б. 5 мкКл;

В . 6 мкКл; Г. 9 мкКл.

3. На графике (рис. 46)приведена зависимость силы тока в цепи от времени. Чему равно действующее значение силы тока?

4. Значение силы тока, измеренное в амперах, задано уравнением i = 0,28sin50πt, где t выражено в секундах. Определите амплитуду силы тока, частоту и период.

5. Напряжение на обкладках конденсатора в колебательном контуре изменяется по закону u = 50соs10 4 πt. Емкость конденсатора 0,9 мкФ. Найти индуктивность контура и закон изменения со временем силы тока в цепи.

Вариант 4

1. Какое из приведенных ниже выражений определяет индуктивное сопротивление катушки индуктивностью L в цепи переменного тока частотой ω ?

2. В схеме, состоящей из конденсатора и катушки, происходят свободные электромагнитные колебания. Если с течением времени начальный заряд, сообщенный конденсатору, уменьшился в два раза, то полная энергия, запасенная в конденсаторе,

А. уменьшилась в два раза;

Б. увеличилась в два раза;

В. уменьшилась в 4 раза;

Г. не изменилась.

3. Период свободных колебаний в контуре с ростом электроемкости

А. увеличивается;

Б. уменьшается;

В. не изменяется;

Г. всегда равен нулю.

4. По графику, изображенному на рисунке 47, определите амплитуду напряжения, период и значение напряжения для фазы π/3 рад.

5. Зависимость силы тока от времени в колебательном контуре определяется уравнением i = 0,02sin500πt. Индуктивность контура 0,1 Гн. Определить период электромагнитных колебаний, емкость контура, максимальную энергию магнитного и электрического полей.

Вариант 5

1. Какое выражение определяет емкостное сопротивление конденсатора электроемкость С в цепи переменного тока частотой ω ?

2. Отношение действующего значения гармонического переменного тока к его амплитуде равно

А. 0; Б. 1/; В. 2; Г. 1/2.

3. Изменение заряда конденсатора в колебательном контуре происходит по закону q = 10 – 4 соs10πt (Кл). Чему равен период электромагнитных колебаний в контуре (время измеряется в секундах)?

А. 0,2 с; Б. π/5 с; В. 0,1π с; Г. 0,1 с.

4. Конденсатор емкостью С = 5 мкФ подключен к цепи переменного тока с U m = 95,5 В и частотой ν = 1 кГц (рис. 48). Какую силу тока покажет амперметр, включенный в сеть? Сопротивлением амперметра можно пренебречь.

5. Заряд на обкладках конденсатора колебательного контура изменяется по закону q = 3·10 – 7 соs800πt. Индуктивность контура 2 Гн. Пренебрегая активным сопротивлением, найти электроемкость конденсатора и максимальные значения энергии электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки индуктивности.

Вариант 6

1. Каков период свободных колебаний в электрической цепи из конденсатора электроемкостью С и катушки индуктивностью L ?

2. Найдите максимальное значение переменного напряжения, если действующее значение U = 100 В.

А. 70,7 В; Б. 141,4 В; В. 200 В; Г. 50 В.

А. Выделяет из электромагнитной волны модулирующий сигнал;

Б. Усиливает сигнал одной избранной волны;

В. Выделяет из всех электромагнитных волн совпадающие по частоте собственным колебаниям;

Г.

4. Катушка индуктивностью L = 50 мГн присоединена к генератору переменного тока с U m = 44,4 В и частотой ν = 1 кГц. Какую силу тока покажет амперметр, включенный в цепь?

5. Напряжение на обкладках конденсатора в колебательном контуре меняется по закону u = 100соs10 4 πt. Электроемкость конденсатора 0,9 мкФ (рис. 49). Найти индуктивность контура и максимальное значение энергии магнитного поля катушки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6.
«Излучение и прием электромагнитных волн радио- и СВЧ-диапазона»

Вариант 1

1. Как вдали от источника интенсивность электромагнитного излучения зависит от расстояния до него?

А. Прямо пропорционально;

Б. Обратно пропорционально;

В. Пропорционально квадрату расстояния;

Г. Обратно пропорционально квадрату расстояния.

2. Частота инфракрасного излучения меньше частот всех перечисленных ниже, кроме…

А. видимого света;

Б. радиоволн;

В. ультрафиолетового излучения;

Г. рентгеновского излучения.

3. Источником электромагнитных волн является…

А. постоянный ток;

Б. неподвижный заряд;

В. любая ускоренно движущаяся частица;

Г. любая ускоренно движущаяся заряженная частица.

4. Напряженность электрического поля бегущей электромагнитной волны в СИ задана уравнением Е = 5·10² sin(3·10 6 π(x – 3·10 8 t х.

5. Высота излучающей антенны телецентра над уровнем Земли 300 м, а высота приемной антенны 10 м. На каком предельном расстоянии от передатчика можно вести прием?

Вариант 2

1. Какие из перечисленных ниже волн не являются поперечными?

А. Инфракрасные;

Б. Видимые;

В. Звуковые;

Г. Радиоволны.

2. Частота излучения желтого света ν = 5,14·10 14 Гц. Найдите длину волны желтого света.

А. 580 нм; Б. 575 нм; В. 570 нм; Г. 565 нм.

3. Напряженность поля бегущей электромагнитной волны в СИ задана уравнением
Е = 10²sin(4·10 6 π(2·10 8 t + x )). Найдите амплитуду, частоту волны и скорость ее распространения вдоль оси x.

4. Радиолокатор работает на волне 15 см и испускает импульсы с частотой 4 кГц. Длительность каждого импульса 2 мкс. Какова наибольшая дальность обнаружения цели? Сколько колебаний содержится в одном импульсе?

Вариант 3

1. Существует ли такое движение электрического заряда, при котором он не излучает электромагнитные волны?

А. Такого движения нет.

Б. Существует, это равномерное прямолинейное движение.

В. Существует, это равномерное движение по окружности.

Г. Существует, это прямолинейное равноускоренное движение.

2. Плотность потока электромагнитного излучения равна 0,03 Вт/см². В единицах Вт/м² она будет равна

А. 0,0003; Б. 3; В. 30; Г. 300.

3. Какую функцию выполняет колебательный контур радиоприемника?

А . Выделяет из электромагнитной волны модулирующий сигнал.

Б.

В.

Г. Принимает все электромагнитные волны.

i = 0,5соs 8·10 5 πt. Найти длину излучаемой волны.

5. Какова длина волны электромагнитного излучения колебательного контура, если конденсатор имеет емкость 2 пФ, скорость изменения силы тока в катушке индуктивности равна 4 А/с, а возникающая ЭДС индукции составляет 0,04 В?

Вариант 4

1. В каких направлениях совершаются колебания в поперечной волне?

А. Во всех направлениях.

Б. Только по направлению распространения волны.

В. Только перпендикулярно направлению распространения волны.

Г. По направлению распространения волны и перпендикулярно этому направлению.

2. Радиоприемник настроен на длину волны 100 м. Собственная частота входного колебательного контура равна

А. 3 Гц; Б. 300 кГц; В. 3 кГц; Г. 3 МГц.

3. Какую функцию выполняет антенна радиоприемника?

А. Выделяет из электромагнитной волны модулирующий сигнал.

Б. Усиливает сигнал одной избранной волны.

В. Выделяет из всех электромагнитных волн совпадающие по частоте собственным колебаниям.

Г. Принимает все электромагнитные волны.

4. Электромагнитные волны распространяются в некоторой однородной среде со скоростью 2·10 8 м/с. Какую длину волны имеют электромагнитные колебания в этой среде, если их частота в вакууме

6. При изменении тока в катушке индуктивности на величину 1 А за время 0,6 с в ней индуцируется ЭДС 0,2 мВ. Какую длину будет иметь радиоволна, излучаемая генератором, колебательный контур которого состоит из этой катушки и конденсатора емкостью 14,1нФ?

Вариант 5

1. При распространении в вакууме электромагнитной волны…

А. происходит только перенос энергии;

Б. происходит только перенос импульса;

В. происходит перенос и энергии, и импульса;

Г. не происходит переноса ни энергии, ни импульса.

2. Как изменится интенсивность излучения электромагнитных волн при одинаковой амплитуде их колебаний в вибраторе, если частоту колебаний увеличить в 2 раза?

А. Не изменится.

Б. Увеличится в 2 раза.

В. Увеличится в 4 раза.

Г. Увеличится в 16 раз.

3. Расположите перечисленные ниже виды электромагнитных волн в порядке увеличения длины волны:

А. видимый свет;

Б. радиоволны;

В. рентгеновское излучение;

Г. инфракрасное излучение.

4. Сила тока в открытом колебательном контуре изменяется в зависимости от времени по закону i = 0,8sin4·10 5 πt. Найти длину излучаемой волны.

5. Сколько электромагнитных колебаний с длиной волны 375 м происходит в течение одного периода звука с частотой 500 Гц, произносимого перед магнитофоном передающей станции?

Вариант 6

1. Рассмотрим два случая движения электрона в вакууме:

а) Электрон движется равномерно и прямолинейно.

б) Электрон движется равноускоренно и прямолинейно.

В каких случаях происходит излучение электромагнитных волн?

А. а. Б. б. В. а) и б). Г. Ни а), ни б).

2. Какое из перечисленных устройств не является необходимым в радиопередатчике?

А. Антенна. Б. Колебательный контур.

В. Детектор. Г. Генератор незатухающих колебаний.

3. Среди волн длинного, короткого и ультракороткого диапазона наибольшую скорость распространения в вакууме имеют волны…

А. длинного диапазона;

Б. короткого диапазона;

В. ультракороткого диапазона;

Г. скорости распространения всех волн одинаковы.

4. Радиолокационная станция посылает в некоторую среду электромагнитные волны длиной 10 см при частоте 2,25 ГГц. Чему равна скорость волн в этой среде и какую будут иметь длину электромагнитные волны в вакууме?

5. На каком предельном расстоянии может быть обнаружена цель на поверхности моря корабельным радиолокатором, расположенным на высоте 8 м над уровнем моря? Каким должен быть минимальный промежуток времени между соседними импульсами такого локатора?

ЭДС - это аббревиатура трех слов: электродвижущая сила. ЭДС индукции () появляется в проводящем теле, которое находится в переменном магнитном поле. Если проводящим телом является, например, замкнутый контур, то в нем течет электрический ток, который называют током индукции.

Закон Фарадея для электромагнитной индукции

Основным законом, который используют при расчетах, связанных с электромагнитной индукцией является закон Фарадея. Он говорит о том, что электродвижущая сила электромагнитной индукции в контуре равна по величине и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока () сквозь поверхность, которую ограничивает рассматриваемый контур:

Закон Фарадея (1) записан для системы СИ. Надо учитывать, что из конца вектора нормали к контуру обход контура должен проходить против часовой стрелки. Если изменение потока происходит равномерно, то ЭДС индукции находят как:

Магнитный поток, который охватывает проводящий контур, может изменяться в связи с разными причинами. Это может быть и изменяющееся во времени магнитное поле и деформация самого контура, и перемещение контура в поле. Полная производная от магнитного потока по времени учитывает действие всех причин.

ЭДС индукции в движущемся проводнике

Допустим, что проводящий контур перемещается в постоянном магнитном поле. ЭДС индукции возникает во всех частях контура, которые пересекают силовые линии магнитного поля. При этом, результирующая ЭДС, появляющаяся в контуре будет равна алгебраической сумме ЭДС каждого участка. Возникновение ЭДС в рассматриваемом случае объясняют тем, что на любой свободный заряд, который движется вместе с проводником в магнитном поле, будет действовать сила Лоренца. При воздействии сил Лоренца заряды движутся и образуют в замкнутом проводнике ток индукции.

Рассмотри случай, когда в однородном магнитном поле находится прямоугольная проводящая рамка (рис.1). Одна сторона рамки может двигаться. Длина этой стороны равна l. Это и будет наш движущийся проводник. Определим, как можно вычислить ЭДС индукции, в нашем проводнике, если он перемещается со скоростью v. Величина индукции магнитного поля равна B. Плоскость рамки перпендикулярна вектору магнитной индукции. Выполняется условие .

ЭДС индукции в рассматриваемом нами контуре будет равна ЭДС, которая возникает только в подвижной его части. В стационарных частях контура в постоянном магнитном поле индукции нет.

Для нахождения ЭДС индукции в рамке воспользуемся основным законом (1). Но для начала определимся с магнитным потоком. По определению поток магнитной индукции равен:

где , так как по условию плоскость рамки перпендикулярна направлению вектора индукции поля, следовательно, нормаль к рамке и вектор индукции параллельны. Площадь, которую ограничивает рамка, выразим следующим образом:

где - расстояние, на которое перемещается движущийся проводник. Подставим выражение (2), с учетом (3) в закон Фарадея, получим:

где v - скорость движения подвижной стороны рамки по оси X.

Если угол между направлением вектора магнитной индукции () и вектором скорости движения проводника () составляет угол , то модуль ЭДС в проводнике можно вычислить при помощи формулы:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Получите выражение для определения модуля ЭДС индукции в проводнике, длиной l, который движется в однородном магнитном поле, используя выражение для силы Лоренца. Проводник на рис.2 движется с постоянной скоростью , параллельно самому себе. Вектор перпендикулярен проводнику и составляет угол с направлением .
Решение	Рассмотрим силу, с которой магнитное поле действует на заряженную частицу, движущуюся со скоростью , мы получим: Работа силы Лоренца на пути l составит: ЭДС индукции можно определить как работу по перемещению единичного положительного заряда:
Ответ

ПРИМЕР 2

Задание	Изменение магнитного потока через контур проводника, имеющего сопротивление Ом за время равное с, составило величину Вб. Какова сила тока при этом в проводнике, если изменение магнитного потока можно считать равномерным?
Решение	При равномерном изменении магнитного потока основной закон электромагнитной индукции можно записать как: