11 класс контрольная работа 1 магнитное поле: Контрольная работа 11 класс Магнитное поле

Контрольная работа по теме Магнитное поле 11 класс

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 1 1. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током? Сделайте чертеж. 2. Протон движется со скоростью 108 Мм/с перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 1 Тл. Найти силу, действующую на протон, и радиус окружности, по которой он движется.

3. Прямолинейный проводник длиной 15 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 60⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 2,5 А?

4. Заряженный шарик массой 0,1 мг и зарядом 0,2 мКл влетает в область однородного магнитного поля индукцией 0,5 Тл, имея импульс 6 ∙10^-4 кг∙м/с, направленный перпендикулярно линиям магнитной индукции. С какой силой будет действовать магнитное поле на заряженный шарик?

———————————————————————————————————————————

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 2 1. На какую частицу действует магнитное поле? Ответ обоснуйте. 2. По двум параллельным проводникам идут токи противоположного направления. Считая один из проводников источником магнитного поля, другой — индикатором, указать направления сил, действующих на проводники.

3. Длина активной части проводника 15 см. Угол между направлением тока и индукцией магнитного поля равен 90⁰. С какой силой магнитное поле с индукцией 40мТл действует на проводник, если сила тока в нем 12 А? 4. В однородном магнитном поле индукцией 2 Тл движется электрон. Траектория его движения представляет собой винтовую линию с радиусом 10 см. Определить кинетическую энергию электрона.

——————————————————————————————————————————————————

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 3 1. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

2. Прямолинейный проводник длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 3 А? 3. Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов U=400 В, попал в однородное магнитное поле с индукцией В=1,5 Тл. Определить: 1) радиус R кривизны траектории; 2) частоту вращения электрона в магнитном поле. Вектор скорости электрона перпендикулярен линиям индукции.

4. Протон со скоростью 2 ∙10⁷ м/с влетает в однородное магнитное поле с индукцией 8 Тл под углом 45⁰ к линиям индукции. Найти силу, действующую на протон.

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 5 1. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

2. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении скорости движения? К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ		ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
А)	радиус орбиты	1)	увеличится
Б)	период обращения	2)	уменьшится
В)	кинетическая энергия	3)	не изменится

3. На протон, движущийся со скоростью 10⁷ м/с в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции, действует сила 0,32∙10^-12 Н. Какова индукция магнитного поля?

4. В горизонтальном однородном магнитном поле индукцией 3 Тл перпендикулярно к силовым линиям расположен горизонтальный проводник массой 3 кг. По проводнику протекает электрический ток силой 5 А. Какова длина проводника, если за 0,1 с, двигаясь из состояния покоя, он поднимается вертикально вверх на 2,5 см?

———————————————————————————————————————————-

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 8 1. На рисунке изображены два провода, по которым текут токи в указанных стрелками направлениях. Определите и объясните характер взаимодействия проводников.

2.Определите силу тока, проходящего по прямолинейному проводнику, перпендикулярному однородному магнитному полю, если на активную часть проводника длиной 20 см действует сила в 50 Н при магнитной индукции 10 Тл. 3. Найти кинетическую энергию электрона, движущегося по дуге окружности радиуса 8 см в однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,2 Тл. Направление индукции магнитного поля перпендикулярно плоскости окружности.

4. Протон движется со скоростью 180 км/с перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 4 Тл. Найти силу, действующую на протон, и радиус окружности, по которой он движется.

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 11 1. Скорость электрона направлена перпендикулярно магнитной индукции (рис. 37). Сила Лоренца, действующая на электрон, направлена…

2. Под каким углом расположен прямолинейный проводник к линиям индукции магнитного поля, если на каждые 10 см длины проводника действует сила 3 Н. Сила тока в проводнике 4 А, индукция магнитного поля 15 Тл.

3.В горизонтальном однородном магнитном поле индукцией 3 Тл перпендикулярно к силовым линиям расположен горизонтальный проводник массой 3 кг. По проводнику протекает электрический ток силой 5 А. Какова длина проводника, если за 0,1 с, двигаясь из состояния покоя, он поднимается вертикально вверх на 2,5 см?

4. В однородном магнитном поле индукцией 2 Тл движется протон. Траектория его движения представляет собой винтовую линию с радиусом 10 см. Определить кинетическую энергию протона.

———————————————————————————————————————————

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 12 1. Сила Ампера, действующая на проводник с током (на рисунке 35 изображено сечение проводника, ток направлен на читателя) в магнитном поле, направлена …

2. В однородное магнитное поле индукцией 8,5 мТл влетает электрон со скоростью 4,6 ∙10⁶ м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции. Рассчитайте силу, действующую на электрон в магнитном поле.

3.Участок проводника длиной 5 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила электрического тока, протекающего по проводнику, равна 20 А. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Какое перемещение совершает проводник в направлении действия силы Ампера, если работа этой силы 0,004 Дж?

4.В однородном магнитном поле индукцией 4 Тл движется электрон. Траектория его движения представляет собой окружность радиусом 5 см. Определить кинетическую энергию электрона.

——————————————————————————————————————————

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 13 1. Как взаимодействуют между собой два параллельных проводника, если по ним протекают токи в противоположных направлениях? Рисунок, пояснения. 2. Определите длину активной части прямолинейного проводника, помещенного в однородное магнитное поле с индукцией 400 Тл, если на проводник действует сила 100 Н. Проводник расположен под углом 30⁰ к линиям магнитной индукции, сила тока в проводнике 2 А.

3. С какой скоростью влетел протон в однородное магнитное поле индукцией 10 Тл перпендикулярно силовым линиям поля, если на частицу действует поле с силой 8 ∙10-11Н?

4.Прямой проводник длиной 20 см и массой 50 г подвешен на двух легких нитях в однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен горизонтально и перпендикулярно проводнику. Какой силы ток надо пропустить через проводник, чтобы нити разорвались? Индукция поля 50 мТл. Каждая нить разрывается при нагрузке 0,4 Н

———————————————————————————————————————————-

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 14

Определите направление силы, действующей на проводник с током Ι, помещенный в однородное магнитное поле (рис. 30). Индукция магнитного поля В направлена перпендикулярно току.

2. Определите длину активной части прямолинейного проводника, помещенного в однородное магнитное поле с индукцией 400 Тл, если на проводник действует сила 100 Н. Проводник расположен под углом 30⁰ к линиям магнитной индукции, сила тока в проводнике 2 А. 3. В однородное магнитное поле индукцией 10 мТл перпендикулярно линиям индукции влетает электрон с кинетической энергией 30 кэВ (1 эВ = 1,6·10 ^{– 19} Дж). Каков радиус кривизны траектории движения электрона в поле?

4. Участок проводника длиной 20 см находится в магнитном поле индукцией 25 мТл. Сила Ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия совершает работу 4 мДж. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Чему равна сила тока, протекающего по проводнику?  

——————————————————————————————————————————-

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 15

На каком из рисунков правильно показаны линии индукции магнитного поля, созданного постоянным магнитом? Ответ обоснуйте.

2.Участок проводника длиной 10см находится в магнитном поле. Сила электрического тока, протекающего по проводнику, 10 А. При перемещении проводника на 8 см в направлении действия силы Ампера она совершила работу 4мДж. Чему равна индукция магнитного поля? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.

3.Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R со скоростью υ. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении индукции магнитного поля?

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ		ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
А)	радиус орбиты	1)	увеличится
Б)	период обращения	2)	уменьшится
В)	кинетическая энергия	3)	не изменится

4.Частица массой 10^-5 кг и зарядом 10^-6 Кл ускоряется однородным электрическим полем напряженностью 10 кВ/м в течение 10 с. Затем она влетает в однородное магнитное поле индукцией 2,5 Тл, силовые линии которого перпендикулярны скорости частицы. Найти силу, действующую на частицу со стороны магнитного поля. Начальная скорость частицы равна нулю.

———————————————————————————————————————————-

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 9 1. Отрицательно заряженная частица движется во внешнем магнитном поле по окружности против часовой стрелки (см.рис.). Куда направлена индукция внешнего магнитного поля?

2. Электрон описывает в магнитном поле окружность радиусом 4 мм. Скорость электрона 3,6·10⁶м/с. Найти индукцию магнитного поля.

3. Определите длину активной части прямолинейного проводника, помещенного в однородное магнитное поле с индукцией 40 мТл, если на проводник действует сила 1 Н. Проводник расположен под углом 60⁰ к линиям магнитной индукции, сила тока в проводнике 2,2 А.

4. Определить кинетическую энергию протона, движущегося по окружности радиусом 10 см в однородном магнитном поле индукцией 5 Тл.

———————————————————————————————————————————

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 10

1.Прямолинейный проводник с током Ι ( на рисунке 36 изображено сечение проводника) находится между полюсами магнита. Сила Ампера, действующая на проводник, направлена…

2. Электрон со скоростью 5 ∙10⁷ м/с влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,8 Тл под углом 30⁰ к линиям индукции. Найти силу, действующую на электрон.

3. Определите силу тока, проходящего по прямолинейному проводнику, перпендикулярному однородному магнитному полю, если на активную часть проводника длиной 10 см действует сила в 20 Н при магнитной индукции 8 Тл.

4. Протон движется со скоростью 30 км/с перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 40 мТл. Найти силу, действующую на протон, и период вращения протона по окружности.

———————————————————————————————————————————

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 4 1. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током? Сделайте чертеж. 2. Протон движется со скоростью 108 Мм/с перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 1 Тл. Найти силу, действующую на протон, и радиус окружности, по которой он движется.

3. Прямолинейный проводник длиной 15 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 60⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 2,5 А?

4. Заряженный шарик массой 0,1 мг и зарядом 0,2 мКл влетает в область однородного магнитного поля индукцией 0,5 Тл, имея импульс 6 ∙10^-4 кг∙м/с, направленный перпендикулярно линиям магнитной индукции. С какой силой будет действовать магнитное поле на заряженный шарик?

———————————————————————————————————————————

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 6 1. На какую частицу действует магнитное поле? Ответ обоснуйте. 2. По двум параллельным проводникам идут токи противоположного направления. Считая один из проводников источником магнитного поля, другой — индикатором, указать направления сил, действующих на проводники.

3. Длина активной части проводника 15 см. Угол между направлением тока и индукцией магнитного поля равен 90⁰. С какой силой магнитное поле с индукцией 40мТл действует на проводник, если сила тока в нем 12 А? 4. В однородном магнитном поле индукцией 2 Тл движется электрон. Траектория его движения представляет собой винтовую линию с радиусом 10 см. Определить кинетическую энергию электрона.

——————————————————————————————————————————————————

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 7 1. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

2. Прямолинейный проводник длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 3 А? 3. Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов U=400 В, попал в однородное магнитное поле с индукцией В=1,5 Тл. Определить: 1) радиус R кривизны траектории; 2) частоту вращения электрона в магнитном поле. Вектор скорости электрона перпендикулярен линиям индукции.

4. Протон со скоростью 2 ∙10⁷ м/с влетает в однородное магнитное поле с индукцией 8 Тл под углом 45⁰ к линиям индукции. Найти силу, действующую на протон.

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 16 1. На рисунке изображены два провода, по которым текут токи в указанных стрелками направлениях. Определите и объясните характер взаимодействия проводников.

2.Определите силу тока, проходящего по прямолинейному проводнику, перпендикулярному однородному магнитному полю, если на активную часть проводника длиной 20 см действует сила в 50 Н при магнитной индукции 10 Тл. 3. Найти кинетическую энергию электрона, движущегося по дуге окружности радиуса 8 см в однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,2 Тл. Направление индукции магнитного поля перпендикулярно плоскости окружности.

4. Протон движется со скоростью 180 км/с перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 4 Тл. Найти силу, действующую на протон, и радиус окружности, по которой он движется.

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 17 1. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

2. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении скорости движения? К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ		ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
А)	радиус орбиты	1)	увеличится
Б)	период обращения	2)	уменьшится
В)	кинетическая энергия	3)	не изменится

3. На протон, движущийся со скоростью 10⁷ м/с в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции, действует сила 0,32∙10^-12 Н. Какова индукция магнитного поля?

4. В горизонтальном однородном магнитном поле индукцией 3 Тл перпендикулярно к силовым линиям расположен горизонтальный проводник массой 3 кг. По проводнику протекает электрический ток силой 5 А. Какова длина проводника, если за 0,1 с, двигаясь из состояния покоя, он поднимается вертикально вверх на 2,5 см?

Контрольная работа № 1 по теме «Магнитное поле» Вариант 18

На каком из рисунков правильно показаны линии индукции магнитного поля, созданного постоянным магнитом? Ответ обоснуйте.

2.Участок проводника длиной 10см находится в магнитном поле. Сила электрического тока, протекающего по проводнику, 10 А. При перемещении проводника на 8 см в направлении действия силы Ампера она совершила работу 4мДж. Чему равна индукция магнитного поля? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.

3.Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R со скоростью υ. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении индукции магнитного поля?

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ		ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
А)	радиус орбиты	1)	увеличится
Б)	период обращения	2)	уменьшится
В)	кинетическая энергия	3)	не изменится

4.Частица массой 10^-5 кг и зарядом 10^-6 Кл ускоряется однородным электрическим полем напряженностью 10 кВ/м в течение 10 с. Затем она влетает в однородное магнитное поле индукцией 2,5 Тл, силовые линии которого перпендикулярны скорости частицы. Найти силу, действующую на частицу со стороны магнитного поля. Начальная скорость частицы равна нулю.

План-конспект урока контрольной работы 11 класс «Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

08.10.2018 11 класс урок №11

Контрольная работа№1 «Магнитное поле. Электромагнитная индукция.»

Цель: проверка знаний и умений.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проведение контрольной работы по вариантам

Задание выполняется в контрольных тетрадях

Дополнительные материалы и оборудование: используется непрограммируемый калькулятор, четырехзначные таблицы.

Вариант 1

1. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током?

1. взаимодействие электрических зарядов;

2. действие электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике;

3. действие магнитного поля одного проводника на ток в другом проводнике.

2. На какую частицу действует магнитное поле?

1. на движущуюся заряженную;

2. на движущуюся незаряженную;

3. на покоящуюся заряженную;

4. на покоящуюся незаряженную.

3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

1. А; 2) Б; 3) В.

4. Прямолинейный проводник длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 3 А?

1. 1,2 Н; 2) 0,6 Н; 3) 2,4 Н.

5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

1. от нас; 2) к нам; 3) равна нулю.

6.Электромагнитная индукция – это:

1. явление, характеризующее действие магнитного поля на движущийся заряд;

2. явление возникновения в замкнутом контуре электрического тока при изменении магнитного потока;

3. явление, характеризующее действие магнитного поля на проводник с током.

7. На квадратную рамку площадью 1 м² в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл действует максимальный вращающий момент, равный 4 Н∙м. чему равна сила тока в рамке?

1. 1,2 А; 2) 0,6 А; 3) 2А.

8. Установите соответствие между физическими величинами и единицами их измерения

9. В катушке, индуктивность которой равна 0,4 Гн, возникла ЭДС самоиндукции, равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергии магнитного поля катушки, если это произошло за 0,2 с .

Вариант 2

1. Поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током объясняется тем, что на нее действует:

1. магнитное поле, созданное движущимися в проводнике зарядами;

2. электрическое поле, созданное зарядами проводника;

3. электрическое поле, созданное движущимися зарядами проводника.

2. Движущийся электрический заряд создает:

1. только электрическое поле;

2. как электрическое поле, так и магнитное поле;

3. только магнитное поле.

3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

2. А; 2) Б; 3) В.

4. Прямолинейный проводник длиной 5 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 5 Тл и расположен под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 2 А?

1. 0,25 Н; 2) 0,5 Н; 3) 1,5 Н.

5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

1. от нас; 2) к нам; 3) равна нулю.

6. Сила Лоренца действует

1. на незаряженную частицу в магнитном поле;

2. на заряженную частицу, покоящуюся в магнитном поле;

3. на заряженную частицу, движущуюся вдоль линий магнитной индукции поля.

7.На квадратную рамку площадью 2 м² при силе тока в 2 А действует максимальный вращающий момент, равный 4 Н∙м. Какова индукция магнитного поля в исследуемом пространстве ?

1)1 Тл; 2) 2 Тл; 3) 3Тл.

8. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются

9. Под каким углом к силовым линиям магнитного поля с индукцией 0,5 Тл должен двигаться медный проводник сечением 0,85 мм² и сопротивлением 0,04 Ом, чтобы при скорости 0,5 м/с на его концах возбуждалась ЭДС индукции, равная 0,35 В? ( удельное сопротивление меди ρ= 0,017 Ом∙мм²/м)

III. Подведение итогов работы

Домашнее задание п. 17.



Контрольная работа по физике на тему » Магнитное поле» (11 класс)

Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

Вариант 1

А1. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током?

1. взаимодействие электрических зарядов;

2. действие электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике;

3. действие магнитного поля одного проводника на ток в другом проводнике.

А2. На какую частицу действует магнитное поле?

1. на движущуюся заряженную;

2. на движущуюся незаряженную;

3. на покоящуюся заряженную;

4. на покоящуюся незаряженную.

А3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

1. А; 2) Б; 3) В.

А4. Прямолинейный проводник длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 3 А?

1. 1,2 Н; 2) 0,6 Н; 3) 2,4 Н.

А5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

1. от нас; 2) к нам; 3) равна нулю.

А6.Электромагнитная индукция – это:

1. явление, характеризующее действие магнитного поля на движущийся заряд;

2. явление возникновения в замкнутом контуре электрического тока при изменении магнитного потока;

3. явление, характеризующее действие магнитного поля на проводник с током.

А7. На квадратную рамку площадью 1 м² в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл действует максимальный вращающий момент, равный 4 Н∙м. чему равна сила тока в рамке?

1. 1,2 А; 2) 0,6 А; 3) 2А.

В1. Установите соответствие между физическими величинами и единицами их измерения

ВЕЛИЧИНЫ

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

А)

индуктивность

1)

тесла (Тл)

Б)

магнитный поток

2)

генри (Гн)

В)

индукция магнитного поля

3)

вебер (Вб)

4)

вольт (В)

В2. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении скорости движения?

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ИХ ИЗМЕНЕНИЯ

А)

радиус орбиты

1)

увеличится

Б)

период обращения

2)

уменьшится

В)

кинетическая энергия

3)

не изменится

С1. В катушке, индуктивность которой равна 0,4 Гн, возникла ЭДС самоиндукции, равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергии магнитного поля катушки, если это произошло за 0,2 с .

Контрольная работа по теме:

«Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

Вариант 2

А1. Поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током объясняется тем, что на нее действует:

1. магнитное поле, созданное движущимися в проводнике зарядами;

2. электрическое поле, созданное зарядами проводника;

3. электрическое поле, созданное движущимися зарядами проводника.

А2. Движущийся электрический заряд создает:

1. только электрическое поле;

2. как электрическое поле, так и магнитное поле;

3. только магнитное поле.

А3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

2. А; 2) Б; 3) В.

А4. Прямолинейный проводник длиной 5 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 5 Тл и расположен под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 2 А?

1. 0,25 Н; 2) 0,5 Н; 3) 1,5 Н.

А5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

1. от нас; 2) к нам; 3) равна нулю.

А6. Сила Лоренца действует

1. на незаряженную частицу в магнитном поле;

2. на заряженную частицу, покоящуюся в магнитном поле;

3. на заряженную частицу, движущуюся вдоль линий магнитной индукции поля.

А7.На квадратную рамку площадью 2 м² при силе тока в 2 А действует максимальный вращающий момент, равный 4 Н∙м. Какова индукция магнитного поля в исследуемом пространстве ?

1)1 Тл; 2) 2 Тл; 3) 3Тл.

В1. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются

ВЕЛИЧИНЫ

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

А)

Сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля

1)

Б)

Энергия магнитного поля

2)

В)

Сила, действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном поле.

3)

4)

В2. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении заряда частицы?

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ИХ ИЗМЕНЕНИЯ

А)

радиус орбиты

1)

увеличится

Б)

период обращения

2)

уменьшится

В)

кинетическая энергия

3)

не изменится

С1. Под каким углом к силовым линиям магнитного поля с индукцией 0,5 Тл должен двигаться медный проводник сечением 0,85 мм² и сопротивлением 0,04 Ом, чтобы при скорости 0,5 м/с на его концах возбуждалась ЭДС индукции, равная 0,35 В? ( удельное сопротивление меди ρ= 0,017 Ом∙мм²/м)

Контрольная работа по теме:

«Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

Вариант 3

А1. Магнитные поля создаются:

1. как неподвижными, так и движущимися электрическими зарядами;

2. неподвижными электрическими зарядами;

3. движущимися электрическими зарядами.

А2. Магнитное поле оказывает воздействие:

1. только на покоящиеся электрические заряды;

2. только на движущиеся электрические заряды;

3. как на движущиеся, так и на покоящиеся электрические заряды.

А3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

1)А; 2) Б; 3) В.

А4. Какая сила действует со стороны однородного магнитного поля с индукцией 30 мТл на находящийся в поле прямолинейный проводник длиной 50 см, по которому идет ток 12 А? Провод образует прямой угол с направлением вектора магнитной индукции поля.

1. 18 Н; 2) 1,8 Н; 3) 0,18 Н; 4) 0,018 Н.

А5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

1)вверх; 2) вниз; 3) влево; 4) вправо.

А6. Что показывают четыре вытянутых пальца левой руки при определении

силы Ампера

1. направление силы индукции поля;

2. направление тока;

3. направление силы Ампера.

А7. Магнитное поле индукцией 10 мТл действует на проводник, в котором сила тока равна 50 А, с силой 50 мН. Найдите длину проводника, если линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

4. В1. Установите соответствие между физическими величинами и единицами их измерения

   ВЕЛИЧИНЫ

   ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

   А)

   сила тока

   1)

   вебер (Вб)

   Б)

   магнитный поток

   2)

   ампер (А)

   В)

   ЭДС индукции

   3)

   тесла (Тл)

   4)

   вольт (В)

5. В2. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении индукции магнитного поля?

6. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

   ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

   ИХ ИЗМЕНЕНИЯ

   А)

   радиус орбиты

   1)

   увеличится

   Б)

   период обращения

   2)

   уменьшится

   В)

   кинетическая энергия

   3)

   не изменится

7. С1. В катушке, состоящей из 75 витков, магнитный поток равен 4,8∙10^-3 Вб. За какое время должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникла средняя ЭДС индукции 0,74 В?

8. Контрольная работа по теме:

9. «Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

10. Вариант 4

11. А1. Что наблюдается в опыте Эрстеда?

    1. проводник с током действует на электрические заряды;

    2. магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током;

    3. магнитная стрелка поворачивается заряженного проводника

А2. Движущийся электрический заряд создает:

4. 4. только электрическое поле;

   5. как электрическое поле, так и магнитное поле;

   6. только магнитное поле.

А3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

4. 1. А; 2) Б; 3) В.

А4. В однородном магнитном поле с индукцией 0,82 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции расположен проводник длиной 1,28 м. Определителе силу, действующую на проводник, если сила тока в нем равна 18 А.

1)18,89 Н; 2) 188,9 Н; 3) 1,899Н; 4) 0,1889 Н.

А5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

1)вправо; 2)влево; 3)вверх; 4) вниз.

А6. Индукционный ток возникает в любом замкнутом проводящем контуре, если:

4. 1. Контур находится в однородном магнитном поле;

   2. Контур движется поступательно в однородном магнитном поле;

   3. Изменяется магнитный поток, пронизывающий контур.

А7.На прямой проводник длиной 0,5 м, расположенный перпендикулярно силовым линиям поля с индукцией 0,02 Тл, действует сила 0,15 Н. Найдите силу тока, протекающего по проводнику.

1)0,15 А; 2)1,5 А; 3) 15 А; 4) 150 А.

В1. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются

ВЕЛИЧИНЫ

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

А)

ЭДС индукции в движущихся проводниках

1)

Б)

сила, действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном поле

2)

В)

магнитный поток

3)

4)

В2. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v U. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при уменьшении массы частицы?

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ИХ ИЗМЕНЕНИЯ

А)

радиус орбиты

1)

увеличится

Б)

период обращения

2)

уменьшится

В)

кинетическая энергия

3)

не изменится

С1. Катушка диаметром 4 см находится в переменном магнитном поле, силовые линии которого параллельны оси катушки. При изменении индукции поля на 1 Тл в течении 6,28 с в катушке возникла ЭДС 2 В. Сколько витков имеет катушка.

Методическая разработка по физике (11 класс) на тему: Проверочная работа «Магнитное поле тока» 11 класс. Базовый уровень

Проверочная работа по теме «Магнитное поле» 11 класс. Базовый уровень.

Вариант 1.

1. Перерисуйте картинки в тетрадь и укажите требуемое направление
2. Перерисуйте картинки в тетрадь и укажите недостающую физическую величину

3. Запишите формулу для силы Ампера
4. Запишите формулу для силы Лоренца
5. Решите задачи (Дано, Си, Решение, Ответ)

---

Проверочная работа по теме «Магнитное поле». 11 класс. Базовый уровень.

Вариант 2.

1. Перерисуйте картинки в тетрадь и укажите требуемое направление

2. Перерисуйте картинки в тетрадь и укажите недостающую физическую величину

3. Запишите формулу для силы Ампера
4. Запишите формулу для силы Лоренца
5. Решите задачи (Дано, Си, Решение, Ответ)

---

Проверочная работа по теме «Магнитное поле». 11 класс. Базовый уровень.

Вариант 3.

Проверочная работа по теме «Магнитное поле»

1. Перерисуйте картинки в тетрадь и укажите требуемое направление

2. Перерисуйте картинки в тетрадь и укажите недостающую физическую величину

3. Запишите формулу для силы Ампера
4. Запишите формулу для силы Лоренца
5. Решите задачи (Дано, Си, Решение, Ответ)

Учебно-методический материал по физике (11 класс): Контрольная работа по теме «Магнитное поле. Явление электромагнитной индукции»

Контрольная работа по теме «Магнитное поле. Явление электромагнитной индукции»

1 вариант

1. Какой магнитный поток пронизывает плоскую поверхность площадью 50 см2 при индукции поля 0,4 Тл, если эта поверхность расположена под углом 45˚ к вектору индукции? Сделайте рисунок.
2. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50мН? Сила тока в проводнике 25А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.
3. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью  10Мм/с в магнитном поле с индукцией 0,2 Тл перпендикулярно линиям индукции?
4. Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50см2, чтобы при изменении магнитной индукции с 0,2 до 0,3 Тл в течение 4 мс в ней возбуждалась ЭДС 10В?
5. Найти индуктивность проводника, в котором равномерное изменение силы тока на 2 А за 0,25 с возбуждает ЭДС самоиндукции 20 мВ.
6. В катушке индуктивностью 0,6 Гн сила тока равна 20 А. Какова энергия магнитного поля этой катушки? Как изменится энергия магнитного поля, если сила тока уменьшится вдвое?
7. Определите знак заряда частицы, движущейся в магнитном поле. Направления векторов скорости и ускорения частицы указаны на рисунке.

	1)	положительный заряд
	2)	отрицательный заряд
	3)	может быть как положительным, так и отрицательным
	4)	нейтральная частица

8.  На рисунке приведена демонстрация опыта по проверке правила Ленца.

Опыт проводится со сплошным кольцом, а не разрезанным, потому что

	1)	сплошное кольцо сделано из стали, а разрезанное – из алюминия
	2)	в сплошном кольце не возникает вихревое электрическое поле, а в разрезанном – возникает
	3)	в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в разрезанном – нет
	4)	в сплошном кольце возникает ЭДС индукции, а в разрезанном – нет

9. Как взаимодействуют два параллельных проводника, если направления электрического тока в них противоположны?

	1)	не взаимодействуют
	2)	притягиваются
	3)	отталкиваются
	4)	поворачиваются в одинаковом направлении

10. На рисунке показано изменение силы тока I в катушке индуктивности от времени t. Модуль ЭДС самоиндукции принимает равные значения в промежутках времени:

	1)	0 – 1 с и 1 – 3 с
	2)	3 – 4 с и 4 – 7 с
	3)	1 – 3 с и 4 – 7 с
	4)	0 – 1 с и 3 – 4 с

---

Контрольная работа по теме «Магнитное поле. Явление электромагнитной индукции»

2 вариант

1. Участок проводника длиной 10 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила Ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия совершает работу 0,004 Дж. Чему равна сила тока, протекающего по проводнику? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.
2. Какой магнитный поток пронизывает плоскую поверхность площадью 50 см2 при индукции поля 0,4 Тл, если эта поверхность расположена под углом 30˚ к вектору индукции? Сделайте рисунок.
3. Протон влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Найти скорость протона, если магнитная индукция поля равна 0,2 Тл, сила, действующая на протон в магнитном поле равна 0,32пН.
4. За 5 мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти ЭДС индукции.
5. Какой магнитный поток возникает в контуре индуктивностью 0,2 мГн при силе тока 10 А?
6. В катушке сила тока равномерно увеличивается со скоростью 2 А/с. При этом в ней возникает ЭДС самоиндукции 20 В. Какова энергия магнитного поля катушки при силе тока в ней 5 А?
7. Электрон e–, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтально направленную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля (см. рисунок). Куда направлена действующая на электрон

сила Лоренца ?

	1)	вертикально вниз
	2)	вертикально вверх
	3)	горизонтально влево
	4)	горизонтально вправо

8. Замкнутый виток провода находится в магнитном поле, перпендикулярном плоскости витка, и своими концами замкнут на амперметр. Магнитная индукция поля меняется с течением времени согласно графику на рисунке. В какой промежуток времени амперметр покажет наличие электрического тока в витке?

	1)	от 0 с до 1 с
	2)	от 1 с до 3 с
	3)	от 3 с до 4 с
	4)	во все промежутки времени от 0 с до 4 с

9. Какой процесс объясняется явлением электромагнитной индукции?

	1)	Возникновение электрического тока в замкнутой катушке при увеличении силы тока в другой катушке, находящейся рядом с ней.
	2)	Отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током.
	3)	Взаимодействие двух проводов с током.
	4)	Возникновение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

10. Постоянный магнит вводят в замкнутое алюминиевое кольцо

 на тонком длинном подвесе (см. рисунок). Первый раз –

 северным полюсом, второй раз – южным полюсом. При

этом

	1)	в обоих опытах кольцо отталкивается от магнита
	2)	в обоих опытах кольцо притягивается к магниту
	3)	в первом опыте кольцо отталкивается от магнита, во втором – кольцо притягивается к магниту
	4)	в первом опыте кольцо притягивается к магниту, во втором – кольцо отталкивается от магнита

Проверочная работа по физике на тему «Магнитное поле» (11 класс)

Проверочная работа на тему «Магнитное поле»

1. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током?

1) взаимодействие электрических зарядов;

2) действие электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике;

3) действие магнитного поля одного проводника на ток в другом проводнике.

2. На какую частицу действует магнитное поле?

1) на движущуюся заряженную;

2) на движущуюся незаряженную;

3) на покоящуюся заряженную;

4) на покоящуюся незаряженную.

3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

А; 2) Б; 3) В.

4. Прямолинейный проводник длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 300 к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 3 А?

1) 1,2 Н; 2) 0,6 Н; 3) 2,4 Н.

5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

От нас; 2) к нам; 3) равна нулю.

6.Электромагнитная индукция – это:

1) явление, характеризующее действие магнитного поля на движущийся заряд;

2) явление возникновения в замкнутом контуре электрического тока при изменении магнитного потока;

3) явление, характеризующее действие магнитного поля на проводник с током.

7. На квадратную рамку площадью 1 м2 в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл действует максимальный вращающий момент, равный 4 Н? м. чему равна сила тока в рамке?

1) 1,2 А; 2) 0,6 А; 3) 2А.

8. Установите соответствие между физическими величинами и единицами их измерения

9. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении скорости движения?

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

10. В катушке, индуктивность которой равна 0,4 Гн, возникла ЭДС самоиндукции, равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергии магнитного поля катушки, если это произошло за 0,2 с.

Ответы

10 А

20 В

Оценивание

Каждое задание оценивается в 1 балл. Максимальный балл – 10.

«5» — 9-10 баллов, «4» — 7-8 баллов, «3» — 6 баллов.

Контрольная работа по физике «Магнитное поле» 11 класс

Контрольная работа №1 «Магнитное поле» 11 класс Вариант №1 1. Магнитная индукция однородного магнитного поля 0,5 Тл. Определите 2. Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле с поток магнитной индукции через поверхность площадью 25 см², расположенную перпендикулярно линиям магнитной индукции. Чему будет равен поток индукции, если поверхность повернуть на угол 60° от первоначального положения? индукцией 5*10¯³ Тл; его скорость равна 1 * 10⁴ км/с и направлена перпендикулярно к линиям магнитной индукции. Определите силу, действующую на электрон, и радиус окружности, по которой он движется. 3. Виток площадью 2 см² расположен перпендикулярно к линиям индукции магнитного однородного поля. Чему равна индуцированная в витке ЭДС, если за время 0,05 с магнитная индукция равномерно убывает с 0,5 до 0,1 ТЛ? возникающую между концами крыльев самолета, если вертикальная составляющая земного магнитного поля равна 50 мкТл и размах крыльев 12 м. самолет летит горизонтально. Контрольная работа №1 «Магнитное поле» 11 класс Вариант №2 4. Скорость самолета 900 км/ч. Найдите разность потенциалов, 1. Определите магнитный поток, пронизывающий плоскую прямоугольную поверхность со сторонами 25 и 60 см, если магнитная индукция во всех точках поверхности равна 1,5 Тл, а вектор магнитной индукции образует с нормалью к этой поверхности угол β, равный 0,45 и 90°. 2. В направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции, влетает в магнитное поле электрон со скоростью 10 Мм/с. Найдите индукцию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см. 3. Квадратная рамка помещена в однородное магнитное поле. Нормаль к плоскости рамки составляет с направлением магнитного поля угол 60°. Сторона рамки 10 см. определите индукцию магнитного поля, если известно, что среднее значение ЭДС индукции, возникшей в рамке при выключении поля в течении 0,01 с, равно 50 мВ. железнодорожным рельсам, когда к нему со скоростью 60 км/ч приближается поезд? Вертикальная составляющая магнитного поля Земли 50 мкТл. Сопротивление гальванометра 100 Ом. Расстояние между рельсами 1,2 м. рельсы изолированы от земли и друг от друга. 4. Какой ток течет через гальванометр, присоединенный к Контрольная работа №1 «Магнитное поле» 11 класс Вариант №3 1. Какой магнитный поток пронизывает плоскую поверхность площадью 50 см² при индукции поля 0,4 Тл, если эта поверхность: а) перпендикулярна вектору индукции поля; б) расположена под углом 45° к вектору индукции; в) расположена под углом 30° к вектору индукции? 2. Протон в магнитном поле с индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найдите скорость протона. 3. Какой магнитный поток пронизывал каждый виток катушки, имеющей 1000 витков, если при равномерном исчезновении магнитного поля в течение промежутка времени 0,1 с в катушке индуцируется ЭДС 10 В? 4. Найдите ЭДС индукции в проводнике с длиной активной части 0,25 м, перемещаемой в однородном магнитном поле с индукцией 8 мТл со скоростью 5 м/с под углом 30° к вектору магнитной индукции.

Магнитная оболочка обеспечивает беспрецедентный контроль магнитных полей

Недавно разработанная магнитная оболочка может либо вытеснять, либо концентрировать магнитную энергию. На левой панели небольшой дипольный магнит на (а) окружен магнитной оболочкой на (b), которая выталкивает свою магнитную энергию дальше наружу. В (c) вторая оболочка собирает энергию и концентрирует ее в своем центральном отверстии; Таким образом, магнитная энергия передается через пустое пространство. На правых панелях два дипольных магнита на (d) окружены оболочками на (e), которые излучают свою магнитную энергию.Как показано на (f), результатом является магнитная связь между двумя диполями. Предоставлено: Карлес Навау и др. © Американское физическое общество, 2012 г.

(Phys.org) — Общее свойство магнитных полей состоит в том, что они затухают с увеличением расстояния от своего магнитного источника. Но в новом исследовании физики показали, что окружение магнитного источника магнитной оболочкой может усилить магнитное поле при его удалении от источника, позволяя передавать магнитную энергию в отдаленное место через пустое пространство.Изменив эту технику, ученые показали, что переданная магнитная энергия может быть захвачена второй магнитной оболочкой, расположенной на некотором расстоянии от первой оболочки. Затем вторая оболочка может концентрировать захваченную магнитную энергию в небольшой внутренней области. Достижение представляет собой беспрецедентную способность транспортировать и концентрировать магнитную энергию и может найти применение в беспроводной передаче энергии, медицинской технике и других областях.

Физики Карлес Навау, Хорди Прат-Кампс и Альваро Санчес из Автономного университета Барселоны в Испании опубликовали результаты своего нового метода распределения и концентрации магнитной энергии в недавнем выпуске Physical Review Letters .

«В этой работе мы пытались открыть новые способы формирования магнитных полей в космосе», — сказал Санчес Phys.org . «Поскольку магнитные поля так важны для многих технологий (например, почти 100% генерируемой энергии использует магнитные поля), открытие этих новых возможностей может принести пользу».

В основе техники лежит трансформационная оптика, область, которая имеет дело с управлением электромагнитными волнами и включает метаматериалы и плащи-невидимки.Хотя исследователи обычно фокусировались на использовании идей трансформирующей оптики для управления светом, здесь исследователи применили те же идеи для управления магнитными полями, разработав магнитную оболочку с определенными электромагнитными свойствами.

Оболочку можно использовать для управления магнитными полями двумя способами, в зависимости от ее расположения относительно источника магнитного поля. Когда магнитный источник помещается внутри оболочки, оболочка вытесняет магнитную энергию наружу. Когда оболочка помещается рядом с источником магнитного поля, расположенным вне оболочки, оболочка собирает и концентрирует магнитную энергию от источника в отверстии в центре оболочки.

Магнитные оболочки могут использоваться для увеличения магнитной энергии нескольких магнитов: четыре магнитных диполя на (а) очень слабо взаимодействуют, даже когда они сдвинуты ближе друг к другу на (b). Однако, когда все четыре диполя окружены оболочкой, как показано на (c), их внешние поля усиливаются, что дает более сильное магнитное поле в центральной области. Предоставлено: Карлес Навау и др. © Американское физическое общество, 2012 г.

В обоих случаях оболочка работает, разделяя пространство на внешнюю и внутреннюю зоны и затем полностью передавая магнитную энергию в ту или иную область.Этот метод отличается от способа, которым сверхпроводники и ферромагнетики распределяют магнитную энергию, когда энергия всегда возвращается в область, где находятся магнитные источники.

Хотя не существует материала, который полностью отвечал бы требованиям к свойствам магнитной оболочки, физики показали, что они могут точно приблизиться к этим свойствам, используя клинья из чередующихся сверхпроводящих и ферромагнитных материалов.

Для практических целей этого приближения достаточно для множества потенциальных приложений, в которых две функции магнитной оболочки (перенос и концентрирование) могут использоваться вместе или независимо.Например, окружая два магнитных диполя их собственными оболочками, магнитная связь между ними может быть усилена, что может быть использовано для повышения эффективности беспроводной передачи энергии между источником и приемником.

Обладая способностью концентрировать близлежащие магнитные поля, одиночная магнитная оболочка также может использоваться для увеличения чувствительности магнитных датчиков. Ученые продемонстрировали, что магнитный датчик, размещенный внутри оболочки, может обнаруживать гораздо больший магнитный поток от внешнего источника магнитного поля, чем при использовании типичной стратегии концентрации с участием сверхпроводников.Магнитные датчики часто используются в бытовой электронике, автоматизации производства, навигации и многих других областях.

Магнитная оболочка может также иметь медицинское применение, например, для биосенсоров, измеряющих реакцию мозга в магнитоэнцефалографии, методике, используемой для картирования активности мозга. Физики также показали, что оболочки можно использовать для окружения нескольких магнитных источников, расположенных по кругу, что позволяет им концентрировать магнитную энергию в центре круга.Такое расположение можно использовать в транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), методике, применяемой для лечения психических расстройств. В то время как TMS обычно нацеливается на области около поверхности мозга, магнитные оболочки могут помочь расширить зону действия магнитных полей до более глубоких целей.

Магнитная энергия также играет жизненно важную роль в энергетических приложениях, таких как электростанции, магнитные запоминающие устройства и двигатели. Все эти приложения требуют, чтобы магнитная энергия была пространственно распределена или сконцентрирована определенным образом.Обеспечивая управление магнитной энергией новыми способами, магнитные оболочки могут улучшить эти и другие приложения благодаря их многочисленным возможным конфигурациям.

«В настоящее время мы работаем над расширением этих идей применения трансформирующей оптики к магнитному корпусу в различных направлениях и посмотрим, как будущие разработки могут быть реализованы на практике (в данном случае мы предложили сверхпроводники и ферромагнитные материалы как практическую реализацию магнитная оболочка) «, — сказал Санчес.

---

.

Что такое магнетизм? | Магнитные поля и магнитная сила

Магнетизм — это один из аспектов комбинированной электромагнитной силы. Это относится к физическим явлениям, возникающим из-за силы, вызванной магнитами, объектами, которые создают поля, которые притягивают или отталкивают другие объекты.

Согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия, магнитное поле воздействует на частицы в поле за счет силы Лоренца. Движение электрически заряженных частиц порождает магнетизм.Сила, действующая на электрически заряженную частицу в магнитном поле, зависит от величины заряда, скорости частицы и силы магнитного поля.

Все материалы обладают магнетизмом, некоторые сильнее, чем другие. Постоянные магниты, сделанные из таких материалов, как железо, испытывают сильнейшее воздействие, известное как ферромагнетизм. За редким исключением, это единственная форма магнетизма, достаточно сильная, чтобы ее могли почувствовать люди.

Противоположности притягиваются

Магнитные поля генерируются вращающимися электрическими зарядами, согласно HyperPhysics.Все электроны обладают свойством углового момента или спина. Большинство электронов имеют тенденцию образовывать пары, в которых один из них имеет «спин вверх», а другой — «спин вниз», в соответствии с принципом исключения Паули, который гласит, что два электрона не могут находиться в одном и том же энергетическом состоянии одновременно. В этом случае их магнитные поля имеют противоположные стороны, поэтому они компенсируют друг друга. Однако некоторые атомы содержат один или несколько неспаренных электронов, спин которых может создавать направленное магнитное поле. Направление их вращения определяет направление магнитного поля, согласно Ресурсному центру неразрушающего контроля (NDT).Когда значительное большинство неспаренных электронов выровнены со своими спинами в одном направлении, они объединяются, чтобы произвести магнитное поле, достаточно сильное, чтобы его можно было почувствовать в макроскопическом масштабе.

Источники магнитного поля биполярные, с северным и южным магнитными полюсами. По словам Джозефа Беккера из Университета Сан-Хосе, противоположные полюса (северный и южный) притягиваются, а аналогичные полюса (северный и северный, или южный и южный) отталкиваются. Это создает тороидальное поле или поле в форме пончика, поскольку направление поля распространяется наружу от северного полюса и входит через южный полюс.

Земля сама по себе является гигантским магнитом. Согласно HyperPhysics, планета получает свое магнитное поле от циркулирующих электрических токов внутри расплавленного металлического ядра. Компас указывает на север, потому что маленькая магнитная стрелка в нем подвешена, так что он может свободно вращаться внутри корпуса, выравниваясь с магнитным полем планеты. Парадоксально, но то, что мы называем Северным магнитным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом, потому что он притягивает северные магнитные полюса стрелок компаса.

Ферромагнетизм

Если выравнивание неспаренных электронов продолжается без приложения внешнего магнитного поля или электрического тока, образуется постоянный магнит. Постоянные магниты — результат ферромагнетизма. Приставка «ферро» относится к железу, потому что постоянный магнетизм впервые наблюдался в форме природной железной руды, называемой магнетитом, Fe ₃ O ₄ . Кусочки магнетита можно найти разбросанными на поверхности земли или рядом с ней, и иногда они намагничиваются.Эти встречающиеся в природе магниты называются магнитными камнями. «Мы до сих пор не уверены в их происхождении, но большинство ученых считают, что магнитный камень — это магнетит, пораженный молнией», — говорится в сообщении Университета Аризоны.

Вскоре люди узнали, что они могут намагнитить железную иглу, поглаживая ее магнитом, в результате чего большинство неспаренных электронов в игле выстраиваются в одном направлении. По данным НАСА, примерно в 1000 году нашей эры китайцы обнаружили, что магнит, плавающий в чаше с водой, всегда выстраивался в направлении север-юг.Таким образом, магнитный компас стал огромным помощником в навигации, особенно днем ​​и ночью, когда звезды были скрыты облаками.

Другие металлы, помимо железа, обладают ферромагнитными свойствами. К ним относятся никель, кобальт и некоторые редкоземельные металлы, такие как самарий или неодим, которые используются для создания сверхпрочных постоянных магнитов.

Другие формы магнетизма

Магнетизм принимает множество других форм, но, за исключением ферромагнетизма, они обычно слишком слабы, чтобы их можно было наблюдать за исключением чувствительных лабораторных приборов или при очень низких температурах.Диамагнетизм был впервые открыт в 1778 году Антоном Бругнамсом, который использовал постоянные магниты в поисках материалов, содержащих железо. По словам Джеральда Кюстлера, широко публикуемого независимого немецкого исследователя и изобретателя, в его статье «Диамагнитная левитация — исторические вехи», опубликованной в Румынском журнале технических наук, Бругнамс заметил: «Только темный и почти фиолетовый висмут проявлял конкретное явление в исследовании; когда я положил его кусок на круглый лист бумаги, плавающий на воде, он оттолкнулся обоими полюсами магнита.

Было установлено, что висмут обладает самым сильным диамагнетизмом среди всех элементов, но, как обнаружил Майкл Фарадей в 1845 году, это свойство всей материи отталкиваться магнитным полем.

Диамагнетизм вызван орбитальным движением электронов, создающих крошечные токовые петли, которые создают слабые магнитные поля, согласно HyperPhysics. Когда к материалу прикладывается внешнее магнитное поле, эти токовые петли имеют тенденцию выравниваться таким образом, чтобы противостоять приложенному полю.Это приводит к тому, что все материалы отталкиваются постоянным магнитом; однако результирующая сила обычно слишком мала, чтобы быть заметной. Однако есть некоторые заметные исключения.

Пиролитический углерод, вещество, похожее на графит, демонстрирует даже более сильный диамагнетизм, чем висмут, хотя и только вдоль одной оси, и фактически может подниматься над сверхсильным редкоземельным магнитом. Некоторые сверхпроводящие материалы демонстрируют даже более сильный диамагнетизм ниже своей критической температуры, поэтому над ними можно левитировать редкоземельные магниты.(Теоретически из-за их взаимного отталкивания один может левитировать над другим.)

Парамагнетизм возникает, когда материал временно становится магнитным, когда помещен в магнитное поле, и возвращается в свое немагнитное состояние, как только внешнее поле удаляется. При приложении магнитного поля некоторые из неспаренных электронных спинов выравниваются с полем и преодолевают противоположную силу, создаваемую диамагнетизмом. Однако, по словам Дэниела Марша, профессора физики Южного государственного университета Миссури, эффект заметен только при очень низких температурах.

Другие, более сложные формы включают антиферромагнетизм, при котором магнитные поля атомов или молекул выстраиваются рядом друг с другом; и поведение спинового стекла, которое включает как ферромагнитные, так и антиферромагнитные взаимодействия. Кроме того, ферримагнетизм можно рассматривать как комбинацию ферромагнетизма и антиферромагнетизма из-за многих общих черт между ними, но, по данным Калифорнийского университета в Дэвисе, он все же имеет свою уникальность.

Электромагнетизм

Когда провод перемещается в магнитном поле, поле индуцирует в проводе ток.И наоборот, магнитное поле создается движущимся электрическим зарядом. Это соответствует закону индукции Фарадея, который лежит в основе электромагнитов, электродвигателей и генераторов. Заряд, движущийся по прямой линии, как по прямому проводу, создает магнитное поле, которое вращается вокруг провода по спирали. Когда этот провод превращается в петлю, поле приобретает форму пончика или тора. Согласно Руководству по магнитной записи (Springer, 1998) Marvin Cameras, это магнитное поле можно значительно усилить, поместив ферромагнитный металлический сердечник внутрь катушки.

В некоторых приложениях постоянный ток используется для создания постоянного поля в одном направлении, которое можно включать и выключать вместе с током. Это поле может затем отклонить подвижный железный рычаг, вызывая слышимый щелчок. Это основа телеграфа, изобретенного в 1830-х годах Сэмюэлем Ф. Б. Морзе, который позволял осуществлять связь на большие расстояния по проводам с использованием двоичного кода, основанного на импульсах большой и малой длительности. Импульсы посылались опытными операторами, которые быстро включали и выключали ток с помощью подпружиненного переключателя с мгновенным контактом или ключа.Другой оператор на принимающей стороне затем переводил слышимые щелчки обратно в буквы и слова.

Катушку вокруг магнита также можно заставить двигаться по шаблону с изменяющейся частотой и амплитудой, чтобы индуцировать ток в катушке. Это основа для ряда устройств, в первую очередь для микрофона. Звук заставляет диафрагму двигаться внутрь и наружу с волнами переменного давления. Если диафрагма соединена с подвижной магнитной катушкой вокруг магнитопровода, она будет производить переменный ток, аналогичный падающим звуковым волнам.Затем этот электрический сигнал может быть усилен, записан или передан по желанию. Крошечные сверхсильные магниты из редкоземельных металлов теперь используются для изготовления миниатюрных микрофонов для сотовых телефонов, сообщил Марш Live Science.

Когда этот модулированный электрический сигнал подается на катушку, он создает колеблющееся магнитное поле, которое заставляет катушку входить и выходить по магнитному сердечнику по той же схеме. Затем катушка прикрепляется к подвижному диффузору динамика, чтобы он мог воспроизводить звуковые волны в воздухе.Первым практическим применением микрофона и динамика был телефон, запатентованный Александром Грэмом Беллом в 1876 году. Хотя эта технология была усовершенствована и усовершенствована, она все еще является основой для записи и воспроизведения звука.

Применения электромагнитов почти бесчисленны. Закон индукции Фарадея составляет основу многих аспектов нашего современного общества, включая не только электродвигатели и генераторы, но и электромагниты всех размеров. Тот же принцип, который используется гигантским краном для подъема старых автомобилей на свалку металлолома, также используется для выравнивания микроскопических магнитных частиц на жестком диске компьютера для хранения двоичных данных, и каждый день разрабатываются новые приложения.

Штатный писатель Таня Льюис внесла свой вклад в этот отчет.

Дополнительные ресурсы

.