ocuparea forței de muncă practic № 3

Concepte: vector al inducției magnetice, linia magnetică a forței, principiul superpoziției câmpului magnetic, de regulă dreapta, forța Ampere, componente electrice și magnetice a forței Lorentz, momentul magnetic al buclei cu un curent, fenomenul de inducție electromagnetică, emf indus, curentul de inducție, în mod tipic Lenz, vortex câmp electric.

întrebări de testare

1. Cum de a determina direcția și amploarea inducției magnetice în metodele experimentale spațiale?

2. În ce unități se măsoară prin inducție magnetică în sistemul SI?

3. Ce este un Amperi?

4. Formulați legea lui Ampere.

5. Cum se determină forța Amperi care acționează asupra unui conductor parcurs de curent de formă arbitrară?

6. Care este forța care acționează Amperi pe un circuit închis, cu un curent într-un câmp magnetic uniform?

7. Care este momentul magnetic al circuitului de curent? Cum de a determina direcția sa?

8. Cum se determina timpul de forță care acționează asupra Amperi circuit cu un curent într-un câmp magnetic uniform?

9. Care este componenta electrică și magnetică a forței Lorentz?

10. Care este fenomenul de inducție electromagnetică?

11. Formulați legea inducției electromagnetice.

12. Care este regula de Lenz pentru a determina direcția curentului indus?

13. Care este curenții turbionari?

14. Care este principiul de funcționare a generatorului și transformatorului de curent?

Exemple de rezolvare a problemelor

Problema 1. Două fire paralele drepte lungi sunt situate la o distanță r = 5 cm una de alta. Curenții care curg prin fire I1 = I2 = 10 A. Găsiți inducție magnetică la punctul A, situat la o distanță r1 = 4 cm față de primul conductor și r2 = 3 cm de aceasta din urmă.

Decizie. inducție magnetică la punctul A este compus din curenți de inducție magnetică I1 și I2 în acest moment:

sârmă lung și drept, prin care curge curent I. creează un câmp magnetic în jurul valorii de sine, în regiunea R prin inducție:

unde - constant magnetic. Direcția vectorului inducție magnetică în acest caz, poate fi determinată de regula din dreapta, care, dacă mișcarea de translație a degetului (șurub dreapta) este îndreptat într-o direcție curent, mișcarea de rotație - în direcția liniilor magnetice de forță. vector inducție magnetică direcționată tangențial la linia magnetică a forței.

Triunghi cu laturile 3, 4, 5 cm este dreptunghiular, și, prin urmare, unghiul dintre vectorii

și

Este 90º. Apoi, pentru adăugarea vectorului, puteți utiliza teorema lui Pitagora:

Adachi cadru 2. sârmă este situată în același plan cu un fir lung, drept, astfel încât cele două părți sunt paralele cu sârmă. Se determină forța rezultantă care acționează asupra cadrului. I1 = 4 A, I2 = 2 A, a = 15 cm, b = 10 cm, c = 8 cm.

Decizie. Curentul I1 produce un câmp magnetic care acționează asupra cadrului cu curent. Este definit de regula de degetul mare că inducția magnetică

regizat „de la noi.“ Pe fiecare parte a cadrului unei forțe de Amperi. direcția sa poate fi determinată de regulile de mâna stângă: Poziționați mâna stângă, astfel încât liniile de câmp magnetic sunt incluse in palma, cele patru degete de la mâna stângă ar trebui să fie orientată în direcția curentului, și îndoit 90º degetul mare din stânga va fi direcționat de-a lungul forța Amperi care acționează asupra conductorului cu curent. de forță

și

egală în mărime și opusă în direcția, astfel încât acestea se anulează reciproc. definesc competențele

și

. Ele sunt îndreptate în direcții opuse, dar nu sunt egale în mărime, din moment ce una dintre părți este mai aproape de sursa câmpului magnetic decât celălalt. inducției magnetice lung conductor drept tokomI la o distanță r este definită de el:

Dacă un fir drept care transportă un curent I are o lungime l și stocate într-un câmp magnetic omogen B. dirijat c inducție  unghi față de direcția curentului, atunci ea acționează forța Ampere modulo egală:

Prin aplicarea formulei (2.1) și (2.2), pentru conductorii 1 și 3, obținem:

forța netă

modulo egală

Adachi 3. sârmă într-un semicerc cu raza R = 0,2 m este într-un câmp magnetic omogen cu inducție B = 0,01 Tesla. Potrivit sârmă care transportă un curent I = 4 A. Găsiți forța care acționează pe sârmă, în cazul în care acesta se află într-un plan perpendicular pe liniile de inducție.

Decizie. Semiring C - este un circuit deschis, iar fiecare element de circuit cu un curent

forța de Ampere:

Rezultanta tuturor forțelor poate fi determinată prin integrare:

Cu toate acestea, având în vedere că firul este într-un câmp magnetic uniform, această forță poate fi determinată fără utilizarea elementelor de integrare. Finalizăm C rectilinie semicercul conductorul L. Apoi, veți obține un circuit închis, prin care curge curent I. Este cunoscut faptul că forța care acționează Amperi pe un circuit închis, cu un curent într-un câmp magnetic uniform este zero. prin urmare,

Aplicând legea lui Ampere pentru a obține un conductor liniar L.

Adachi galvanometru 4. Cadrul care conține N = 200 spire din sârmă fin, suspendat pe un fir elastic. Suprafață rame S = 20 cm Cadru 2. Avionul este paralelă cu liniile de inducție magnetică B = 0,3 Tesla. Când a trecut prin galvanometru era curent I = 1 mA, cadrul rotit cu un unghi  = 30 °. Găsiți răsucește constante C.

Decizie. În cazul în care curentul prin galvanometru nu se scurge, cadrul său va fi orientat după cum se arată în figura de mai sus. Când un curent electric trece printr-un fir înfășurat în jurul unui cadru galvanometru, există un moment de forță Amperi MA. care transformă rama, atâta timp cât acesta este echilibrat de momentul Mupr forțelor elastice. apar filament la un unghi de răsucire pe , așa cum se arată mai jos. Cuplul Amperi determinat prin formula:

unde pm = ISN - buclă moment magnetic care conține N transformă,  - unghiul dintre momentul magnetic și conturul vectorului câmp al inducției magnetice, în care circuitul este:  = 90o -  = 60º. Momentul de forța elastică este proporțională cu unghiul de fire răsucire:

unde C - un filament torsional constant. Dacă setați soldul cadrului cu curent,

. Substituind ecuația (4.1) și (4.2), obținem:

Problema 5. Proton trecut de accelerare diferența de potențial U = 600 V, pilotat într-un câmp magnetic omogen B = 0,3 T și a început să se miște circumferențial. Se calculează raza sa.

Decizie. Când protonul trece diferența de potențial de accelerare U. operează componenta electrică a forței Lorentz (forța electrostatică)

, care efectuează lucru mecanic pozitiv, și particule primește skorostV.

în care m și e - masa și de încărcare a unui proton. De aici:

Apoi, protonul devine într-un câmp magnetic uniform și începe să se miște într-un cerc. Componenta magnetică a forței Lorentz

întotdeauna îndreptate perpendicular pe viteza mișcării particulelor și, prin urmare, nu funcționează. direcția vitezei particulelor atunci când se deplasează în câmpul magnetic variază, iar amplitudinea vitezei sale nu este schimbat. Pentru proton a început să se miște într-un cerc, inducția magnetică trebuie direcționată perpendicular pe viteza. Direcția componentei magnetice a forței Lorentz este determinată de regula din stânga: mâna stângă este poziționat astfel încât vectorul inducție magnetică a fost o parte a palmei, patru degete sunt îndreptate de-a lungul direcției de mișcare a încărcăturii, îndoit la 90 ° degetul mare stânga indică direcția forței Lorentz care acționează asupra unei sarcini pozitive. În cazul în care sarcina este negativ, direcția de acțiune a forței Lorentz este inversată. Componenta magnetică a forței Lorentz este dată de:

 - unghiul dintre viteza particulei

și vectorul inducție magnetică

. În contextul problemei noastre  = 90º, și q = e = 1,610 -19 Kl. Conform Legii lui Newton II:

După conversia expresiilor (5.4) obținem:

Sarcina 6. Viteza aeronavei este V = la 950 km / h. Găsiți diferența de potențial , care apar între capetele aripilor aeronavei, în cazul în care componenta verticală a câmpului magnetic terestru inducție este B = 310 -5 Tesla și domeniul de aplicare al aripilor de aeronave L = 12,5 m.

Decizie. Aeronave care zboară la o viteză V, de-a lungul axei OX. Lui curent de coordonate - x. Zona delimitată de ABCD este în continuă creștere, atunci fluxul magnetic prin circuitul de asemenea crește:  (t) = B Lx. Prin urmare, în acest circuit, conform legii inducției electromagnetice apare CEM, ceea ce a condus la apariția unei diferențe de potențial la capetele aripilor:

Sarcina 7. sârmă rază inel r = 10 cm pe masă. Care este taxa Q scade prin inel, în cazul în care rândul său, dintr-o parte în alta? Rezistența R a inelului este egal cu 1 ohm. Componenta verticală a inducției în câmpul magnetic al Pământului este de 50 mT.

Decizie. După zona delimitată de inelul de sârmă, fluxul magnetic trece 1 = B r 2. Dacă inelul este rotit la cealaltă parte, modificările fluxului magnetic la semnul opus: 2 = -1. Deoarece inelul este rotit, fluxul magnetic penetrant modificările. Acest lucru conduce la inducerea EMF:

În consecință, în inelul de curent de inducție sub tensiune:

Utilizarea (2.1) și (2.2), obținem ecuația diferențială și rezolvarea ei:

Răspuns: Q = 3,14 SCLC.

Sarcina 8. Pe zona de cadru S = 200 cm2 în jurul rănii N = 100 spire de sârmă. Se rotește uniform, cu o frecvență de aproximativ n = 10 / în raport cu o axă situată în planul cadrului și perpendicular pe liniile câmpului magnetic (B = 0,2 T). Găsiți maxime induse FME apărute în sârmă. Se determină maximul curentului indus dacă sârmă de rezistență R = 5 ohmi.

Decizie. Fluxul magnetic penetrant cadru, pe care este înfășurat un fir, timpul se schimbă datorită rotației cadrului:

Prin urmare, în cadrul unei emf de inducție:

Rezultă că electromotoare maximă indusă rezultă în cadru este egal cu:

Apoi, curentul maxim de inducție:

articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare