Контрольная работа 1 магнитное поле: Контрольная работа № 1 «Магнитное поле. Электромагнитная индукция» (11 класс)

Контрольная работа № 1 «Магнитное поле. Электромагнитная индукция» (11 класс)

ДАТА УРОК № 11 КЛАСС 11-а,б

Тема урока:

Контрольная работа №1 «Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

Цели урока:

• Образовательная: проверить знания по теме «Магнитное поле. Электромагнитная индукция».

• Воспитательная: создать условия для положительной мотивации при изучении физики, используя разнообразные приемы деятельности, сообщая интересные сведения; воспитывать чувство уважения к собеседнику, индивидуальной культуры общения.

• Развивающая: развивать умения строить логическую цепь рассуждений, развитие логического мышления, отработать умение применять приемы анализа, сравнения, доказательства, обобщения, выдвижения гипотез, переноса знаний в новую ситуацию.

Требования к знаниям, умениям и навыкам:

Ученик должен знать: определение магнитного поля, электромагнитная индукция, магнитный поток, самоиндукция, сила Ампера и сила Лоренца.

Ученик должен уметь: применять полученные знания при выполнении контрольной работы.

Оборудование к уроку: тетрадь для контрольных работ, раздаточный материал

Ход урока:

1. Организационный момент

Взаимное приветствие учителя и учащихся. Учитель отмечает отсутствующих на уроке.

Критерии оценивания ответов

Задания №1 – 5 оцениваются по 1 баллу, а задания 6 и 7 по 3 балла.

Критерии оценки ответа к заданиям 6, 7

Балл

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

• верно записано краткое условие задачи;

• записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом;

• выполнены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ

3

Правильно записаны необходимые формулы, проведены вычисления, получен ответ (верный или неверный), но допущен ошибка в записи краткого условия или при переводе единиц в СИ.

ИЛИ

Представлено правильное решение только в общем виде, без каких-либо числовых расчетов.

ИЛИ

Записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом, но в математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка

2

Записаны и использованы не все исходные формулы, необходимые для решения задачи.

ИЛИ

Записаны все исходные формулы, но в одной из них допущена ошибка

1

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1,2,3 балла

0

Система оценки тестов не является самоцелью. Она лишь ориентирована на систему оценок заданий ЕГЭ, с тем чтобы ученики постепенно привыкли к другому виду оценки знаний и умений и понимали соответствие этой оценки оценке по традиционной, пятибалльной системе.

75% от максимальной суммы баллов – оценка «5»;

50-74% — оценка «4»;

30-49% — оценка «3»;

0-29% — оценка «2».

2. Актуализация знаний

Вариант 1

1. Магнитное поле создается

1) электрическими зарядами

2) магнитными зарядами

3) движущимися электрическими зарядами

4) любым телом

2. Линии магнитной индукции вокруг проводника с током правильно показаны в случае

1) А 3) В

2) Б 4) Г

3. Прямолинейный проводник с током I находится между полюсами магнита (проводник расположен перпендикулярно плоскости листа, ток течет к читателю). Сила Ампера, действующая на проводник, направлена

1) вправо 3) вверх

2) влево 4) вниз

4. Траектория полета электрона, влетевшего в однородное магнитное поле под углом 60˚

1) прямая 3) парабола

2) окружность 4) винтовая линия

5. В катушке индуктивностью 0,08 Гн проходит ток силой 20 А. Определите ЭДС самоиндукции, которая возникает в катушке при исчезновении в ней тока за 0,002 с.

6. Проводник длиной 15 см подвешен горизонтально на двух невесомых нитях в магнитном поле индукцией 60 мТл, при чем линии индукции направлены вверх перпендикулярно проводнику.

а) По проводнику пропустили ток. Сила тока 2 А. С какой силой магнитное поле действует на проводник? Укажите направление этой силы на рисунке.

б) На какой угол от вертикали отклонятся нити, на которых висит проводник? Масса проводника 10 г.

7. Протон влетает в магнитное поле индукцией 20 мТл со скоростью 10 км/с под углом 30˚ к линиям магнитной индукции.

а) С какой силой магнитное поле действует на протон? Заряд протона е = 1,6 ∙ 10^-19 Кл.

б) За какое время протон совершит один полный оборот вокруг линий магнитной индукции? Масса протона 1,67 ∙ 10^-27 кг

Вариант 2

1. Движущийся электрический заряд создает

1) только электрическое поле

2) только магнитное поле

3) как электрическое, так и магнитное

4) только гравитационное поле

2. На рисунке изображен цилиндрический проводник, по которому идет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен вектор магнитной индукции в точке С?

1) в плоскости чертежа вверх

2) в плоскости чертежа вниз

3) от нас перпендикулярно плоскости чертежа

4) к нам перпендикулярно плоскости чертежа

3. Скорость электрона направлена перпендикулярно магнитной индукции. Сила Лоренца направлена

1) вправо 3) вверх

2) влево 4) вниз

4. Легкое металлическое кольцо подвешено на нити. При вдвигании в кольцо постоянного магнита оно отталкивается от него. Это объясняется

1) намагничиванием кольца

2) электризацией кольца

3) возникновением в кольце индукционного тока

4) возникновением в магните индукционного тока

5. Определите индуктивность катушки, если известно, что сила тока в цепи за 0,02 с возрастает до максимума и равна 4 А., создавая при этом ЭДС самоиндукции 12 В.

6. На двух горизонтальных рельсах, расстояние между которыми 50 см, лежит металлический стержень, сила тока в котором 5 А. Рельсы и стержень находятся в однородном магнитном поле индукцией 50 мТл, направленном перпендикулярно рельсам и стержню.

а) С какой силой магнитное поле действует на стержень? На рисунке укажите направление этой силы.

б) При каком значении коэффициента трения стержня о рельсы он будет двигаться прямолинейно и равномерно? Масса стержня 125 г.

7. Электрон влетает в магнитное поле индукцией 10 мТл перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью 1 Мм/с.

а) Чему равен радиус кривизны траектории, по которому движется электрон? Модуль заряда электрона е = 1,6 ∙ 10^-19 Кл, его масса m = 9,1 ∙ 10^-31 кг.

б) С какой частотой обращается электрон?

3. Систематизация знаний

Учитель собирает тетради для контрольных работ, а ученик — листы с заданиями.

4. Подведение итогов

Проведём анализ своей деятельности по итогам урока:

-что вы можете делать сами без помощи учителя?

-какие трудности вы испытывали в процессе работы?

-теперь я знаю, понимаю…….

-теперь я могу объяснить как……., почему…..?

-теперь я могу применить ……….

— какие задания вам показались наиболее интересными? Трудными? Важными?

5. Домашнее задание

§1-11 повторить

Контрольная работа № 1. Тема. Магнитное поле. Электромагнитная индукция. 11 класс

Контрольная работа № 1. Тема. Магнитное поле. Электромагнитная индукция.

I вариант

№№ 1- 11 выбрать один правильный ответ (1 балл)

1. Магнитное поле существует…

А. вокруг движущихся электрических зарядов.

Б. вокруг любых электрических зарядов.

В. вокруг магнитных зарядов. Г. вокруг любого тела.

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

А. рис. А Б. рис. Б В. рис. В

3. Определите полюсы катушки с током.

А. север вверху Б. север внизу

В. север справа Г. север слева

4. Как направлена сила, действующая на проводник с током в магнитном поле.

А. вверх Б. вниз

В. к нам Г. от нас

5. Прямолинейный проводник c током помещён в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если индукцию магнитного поля увеличить в 3 раза?

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

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

6. Прямолинейный проводник длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 30° к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 3 А?

А. 1,2 Н Б. 0,6 Н В. 2,4 Н Г. 60 Н

7. Электрон влетает в магнитное поле. Определите направление силы Лоренца, действующей на электрон.

А. вверх Б. вниз

В. к нам Г. от нас

8. Магнит вводится в алюминиевое кольцо так, как показано на рисунке. Направление тока в кольце указано стрелкой. Каким полюсом магнит вводится в кольцо?

А. положительным Б. отрицательным

В. северным Г. южным

9. За 5 с магнитный поток, пронизывающий проволочную рамку, увеличился от 3 до 8 Вб. Чему равно при этом значение ЭДС индукции в рамке?

А. 0,5 В Б. 2,5 В В. 1 В Г. 25 В

10. На рисунке показано изменение силы тока в катушке индуктивности от времени. Модуль ЭДС самоиндукции принимает наибольшее значение в промежутке времени

А. 0-1 с Б. 5-6 с

В. 1-5 с Г. 6-8 с

11. На рисунке представлен график изменения силы тока с течением времени в катушке индуктивностью 6 мГн. Определите значение ЭДС самоиндукции.

А. 3 мВ Б. 6 мВ В. 9 мВ Г. 12 мВ

№ 12 установите соответствие (2 балла)

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

Физическая величина

А. радиус орбиты
Б. период обращения
В. кинетическая энергия

Ее изменение

1. увеличится
2. уменьшится
3. не изменится

№ 13 решить задачу (3 балла)

13. С какой скоростью вылетает а-частица из радиоактивного ядра, если она, попадая в однородное магнитное поле индукцией 2 Тл перпендикулярно его силовым линиям, движется по дуге окружности радиусом 1 м? (Масса а-частицы 6,7∙10^-27 кг, её заряд равен 3,2∙10^-19 Кл)

1-6 баллов

7-12 баллов

13-14

15-16 баллов

2

3

4

5

Контрольная работа № 1. Тема. Магнитное поле. Электромагнитная индукция.

II вариант

№№ 1- 11 выбрать один правильный ответ (1 балл)

1. Вокруг движущегося электрического заряда существует…

А. Только магнитное поле.

Б. Только электрическое поле.

В. Электрическое и магнитное поля. Г. Никакого поля не существует.

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

А. рис. А Б. рис. Б В. рис. В

3. Определите полюсы катушки с током.

А. север вверху Б. север внизу

В. север справа Г. север слева

4. Как направлена сила, действующая на проводник с током в магнитном поле.

А. вверх Б. влево

В. сила равна нулю Г. вправо

5. Прямолинейный проводник c током помещён в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину уменьшить в 2 раза?

А. увеличится в 4 раза Б. увеличится в 2 раза

В. уменьшится в 4 раза Г. уменьшится в 2 раза

6. Прямолинейный проводник длиной 5 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 5 Тл и расположен под углом 30° к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 2 А?

А. 0,25 Н Б. 0,5 Н В. 1,5 Н Г. 25 Н

7. Протон влетает в магнитное поле. Определите направление силы Лоренца, действующей на протон.

А. вверх Б. вниз

В. к нам Г. от нас

8. Магнит выдвигают из алюминиевого кольца так, как

показано на рисунке. Направление тока в кольце указано

стрелкой. Каким полюсом магнит выдвигают из кольца?

А. положительным Б. отрицательным

В. северным Г. южным

9. За 5 мс в соленоиде, содержащем 100 витков провода, магнитный поток равномерно убывает от 8 до 4 мВб. Найдите ЭДС индукции в рамке.

А. 125 В Б. 12,5 В В. 8 В Г. 80 В

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

А. 0-l c и l-3 c Б. 3-4 с и 4-7 с

В. 1-3 с и 4-7 с Г. 0-1 с и 3-4 с

11. Сила тока в катушке индуктивностью 0,25 Гн изменяется с течением времени, как показано на графике. Определите ЭДС самоиндукции, которая возникает в катушке.

А. 0,25 В Б. 2,5 В В. 1 В Г. 25 В

№ 12 установите соответствие (2 балла)

12. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R со скоростью υ. Что произойдёт с радиусом орбиты, периодом обращения и импульсом частицы при уменьшении индукции магнитного поля?

Физическая величина

А. радиус орбиты
Б. период обращения
В. импульс частицы

Ее изменение

1. увеличится
2. уменьшится
3. не изменится

№ 13 решить задачу (3 балла)

13. Какой должна быть индукция однородного магнитного поля, чтобы движущийся со скоростью 200 км/с протон описал в этом поле окружность радиусом 20 см?

1-6 баллов

7-12 баллов

13-14

15-16 баллов

2

3

4

5

Контрольная работа на тему «Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

Контрольная работа « Магнитное поле. Электромагнитная индукция» ВАРИАНТ 1

1.Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник длиной активной части 5 см, действует

сила 50 мН. Сила тока в проводнике 25 А. Направление вектора магнитной индукции и положения проводника показаны на рисунке.

2.На протон, движущийся со скоростью 100⁶ м/с в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции, действует сила Лоренца 0,32 х Н . Заряд протона 1,6 х . Какова индукция поля?

3. С какой скоростью влетает электрон перпендикулярно линиям магнитного поля с индукцией 8 Тл , если на него действует сила магнитного поля 8 х Н . Заряд электрона — 1,6 х .

4. Сила тока в катушке изменяется от 2А до 8 А за время 3с. При этом ЭДС самоиндукции 0,12 В . Определите индуктивность катушки?

5. Магнитный поток через контур проводника сопротивлением 6 х Ом за 3 с. изменился

на 2,4 х Вб. Определите силу тока в проводнике, если изменение потока происходило равномерно.

6. Электрическая цепь, состоящая из четырёх прямолинейных горизонтальных проводников (1—2, 2—3, 3—4, 4—1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого В направлен от нас (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена сила Ампера, действующая на проводник 1—2?

7. К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке. Покажите направление индукционного тока в проводнике. Поясните правило, по которой можно определить направление индукционного тока?

8. На рисунке показан график изменения индукции магнитного поля пронизывающего контур площадью 0,01 м². Магнитные линии перпендикулярны плоскости контура. Найдите модуль значения максимального ЭДС?

9 Магнитное поле чего может быть нарисовано на рисунке. Обозначьте полюса?

10. Найти направление силы магнитного поля, действующей на проводники с током?

Контрольная работа « Магнитное поле. Электромагнитная индукция» ВАРИАНТ 2

1. Квадратная рамка со стороной l = 10 см подключена к источнику постоянного тока серединами своих сторон. На участке  АС  течёт ток I = 2 А. Сопротивление всех сторон рамки одинаково. В однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости рамки, результирующая сила Ампера, действующая на рамку, F = 80 м Н. Определите модуль вектора магнитной индукции?

2. Участок проводника длиной 20 см находится в магнитном поле индукции 50 м Тл. Сила электрического тока идущего по проводнику равна 5 А. Какое перемещение совершит проводник в направлении действия силы Ампера, если работа этой сила равна 0,005 Дж? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Ответ приведите в метрах.

3. Какая энергия запасена в катушке, если известно, что при протекании через неё тока 2 А, поток пронизывающий витки её обмотки равен 9 Вб?

4. За 6с магнитный поток пронизывающий рамку изменился от 4 Вб до 40 Вб. Чему равно значение ЭДС индукции в рамке.

5. Найти индуктивность катушки, энергия магнитного поля которой 0,3м Дж, а сила индукционного тока 2мА?

6. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле в плоскости линий магнитной индукции так, как показано на рисунке. Направление тока в рамке показано стрелками. Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) сила Ампера, действующая на сторону  c d  рамки со стороны магнитного поля? Ответ запишите словом (словами).

7. К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке. Показать направление индукционного тока в контуре и объяснить его возникновение.

.

8. Индукция магнитного поля, пронизывающего кольцо, изменяется по закону показанному на рисунке

В какой интервал времени сила тока максимальна и почему?

t c

9. Определите направление силы Ампера, действующей на проводник с током.

10. На рисунке показан график зависимости силы тока от времени для катушки с индуктивностью 5 м Гн. Найти величину ЭДС самоиндукции в интервале времени от 0 до 6 секунд? t с

Контрольная работа по физике Электромагнитное поле для 9 класса

Контрольная работа по физике Электромагнитное поле для 9 класса с ответами. Контрольная работа представлена в 4 вариантах, в каждом варианте по 9 заданий.

Вариант 1

1. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками.

Сила, действующая на нижнюю сторону рамки, направлена

1) вниз
2) вверх
3) из плоскости листа на нас
4) в плоскость листа от нас

2. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции поместили прямолинейный проводник, по которому протекает ток силой 8 А. Определите индукцию этого поля, если оно действует с силой 0,02 Н на каждые 5 см длины проводника.

1) 0,05 Тл
2) 0,0005 Тл
3) 80 Тл
4) 0,0125 Тл

3. Один раз кольцо падает на стоящий вертикально полосовой магнит так, что надевается на него; второй раз так, что пролетает мимо него. Плоскость кольца в обоих случаях горизонтальна.

Ток в кольце возникает

1) в обоих случаях
2) ни в одном из случаев
3) только в первом случае
4) только во втором случае

4. Радиостанция работает на частоте 60 МГц. Найдите длину электромагнитных волн, излучаемых антенной радиостанции. Скорость распространения электромагнитных волн с = 3 · 10⁸ м/с.

1) 0,5 м
2) 5 м
3) 6 м
4) 10 м

5. Как изменится электрическая ёмкость плоского конденсатора, если площадь пластин увеличить в 3 раза?

1) не изменится
2) увеличится в 3 раза
3) уменьшится в 3 раза
4) среди ответов 1-3 нет правильного

6. Как изменится период собственных электромагнитных колебаний в контуре, если ключ К перевести из положения 1 в положение 2?

1) уменьшится в 9 раз
2) увеличится в 9 раз
3) уменьшится в 3 раза
4) увеличится в 3 раза

7. Установите соответствие между научными открытиями и учеными, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ

А) Создал теорию электромагнитного поля
Б) Зарегистрировал электромагнитные волны
В) Основоположник квантовой физики

УЧЕНЫЕ

1) М. Планк
2) М. Фарадей
3) Д. Максвелл
4) Б. Якоби
5) Г. Герц

8. Если на дно тонкостенного сосуда, заполненного жидкостью и имеющего форму, приведенную на рисунке, пустить луч света так, что он, пройдя через жидкость, попадет в центр сосуда, то луч выходит из жидкости под углом 30° относительно поверхности жидкости. Каков показатель преломления n жидкости, если луч АО составляет 45° с вертикалью?

9. Детектор полностью поглощает падающий на него свет частотой ν = 6 · 10¹⁴ Гц. За время t = 5 с на детектор падает N = 3 · 10⁵ фотонов. Какова поглощаемая детектором мощность? Постоянная Планка 6,6 · 10^-34 Дж · с.

Вариант 2

1. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками. Как направлена сила, действующая на сторону ab рамки со стороны магнитного поля?

1) перпендикулярно плоскости чертежа, от нас
2) перпендикулярно плоскости чертежа, к нам
3) вертикально вверх, в плоскости чертежа
4) вертикально вниз в плоскости чертежа

2. Прямолинейный проводник длиной 20 см, по которому течет электрический ток силой 3 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 90° к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля?

1) 240 Н
2) 0,15 Н
3) 60 Н
4) 2,4 Н

3. Проводящее кольцо с разрезом поднимают над полосовым магнитом, а сплошное проводящее кольцо смещают вправо.

При этом индукционный ток

1) течет только в первом кольце
2) течет только во втором кольце
3) течет и в первом, и во втором кольце
4) не течет ни в первом, ни во втором кольце

4. Длина электромагнитной волны в воздухе равна 0,6 мкм. Чему равна частота колебаний вектора напряженности электрического поля в этой волне? Скорость распространения электромагнитных волн с = 3 · 10⁸ м/с.

1) 10¹⁴ Гц
2) 5 · 10¹³ Гц
3) 10¹³ Гц
4) 5 · 10¹⁴ Гц

5. Как изменится электрическая емкость плоского конденсатора, если расстояние между пластинами увеличить в 2 раза?

1) не изменится
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) среди ответов 1-3 нет правильного

6. Как изменится период собственных электромагнитных колебаний в контуре, если ключ К перевести из положения 1 в положение 2?

1) уменьшится в 4 раза
2) увеличится в 4 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) увеличится в 2 раза

7. Установите соответствие между особенностями электромагнитных волн и их диапазонами. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ОСОБЕННОСТИ ВОЛН

А) Волны с минимальной частотой
Б) Волны, идущие от нагретых тел
В) Волны, обладающие проникающей способностью

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

1) Радиоволны
2) Инфракрасное излучение
3) Видимое излучение
4) Ультрафиолетовое излучение
5) Рентгеновское излучение

8. Ученик решил использовать лазерную указку для определения показателя преломления неизвестной жидкости. Он взял прямоугольную пластмассовую коробочку с прозрачными стенками, налил в нее жидкость и насыпал детскую присыпку, чтобы луч стал видимым. Для измерения угла падения и угла преломления он воспользовался двумя одинаковыми транспортирами и определил, что угол падения 75° (sin75° = 0,97). Чему равен показатель преломления n?

9. В таблице показано, как изменялся заряд конденсатора в колебательном контуре с течением времени.

t, 10-6 с	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
q, 10-6 Кл	2	1,42	0	-1,42	-2	-1,42	0	1,42	2	1,42

Вычислите емкость конденсатора в контуре, если индуктивность катушки равна 32 мГн.

Вариант 3

1. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками.

Сила, действующая на верхнюю сторону рамки, направлена

1) вниз
2) вверх
3) из плоскости листа на нас
4) в плоскость листа от нас

2. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции поместили прямолинейный проводник, по которому протекает ток силой 4 А. Определите индукцию этого поля, если оно действует с силой 0,2 Н на каждые 10 см длины проводника.

1) 0,5 Тл
2) 0,005 Тл
3) 2 Тл
4) 20 Тл

3. Сплошное проводящее кольцо из начального положения в первом случае смещают вверх, а во втором вниз.

Индукционный ток в кольце

1) течет только в первом случае
2) течет только во втором случае
3) течет в обоих случаях
4) в обоих случаях не течёт

4. На какую длину волны нужно настроить радиоприемник, чтобы слушать радиостанцию «Наше радио», которая вещает на частоте 101,7 МГц? Скорость распространения электромагнитных волн с = 3 · 10⁸ м/с.

1) 2,950 км
2) 2,950 м
3) 2,950 дм
4) 2,950 см

5. Как изменится электрическая емкость плоского конденсатора, если площадь пластин уменьшить в 5 раз?

1) не изменится
2) увеличится в 5 раз
3) уменьшится в 5 раз
4) среди ответов 1-3 нет правильного.

6. Как изменится период собственных электромагнитных колебаний в контуре, если ключ К перевести из положения 1 в положение 2?

1) уменьшится в 4 раза
2) не изменится
3) уменьшится в 2 раза
4) увеличится в 2 раза

7. Установите соответствие между научными открытиями и учеными, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ

А) Создал теорию электромагнитного поля
Б) Зарегистрировал электромагнитные волны
В) Выдвинул гипотезу о квантах

УЧЕНЫЕ

1) Б. Якоби
2) Д. Максвелл
3) М. Планк
4) М. Фарадей
5) Г. Герц

8. Если на дно тонкостенного сосуда, заполненного жидкостью и имеющего форму, приведенную на рисунке, пустить луч света так, что он, пройдя через жидкость, попадет в центр сосуда, то луч выходит из жидкости под углом 60° относительно вертикали. Каков показатель преломления n жидкости, если луч АО составляет 45° с вертикалью?

9. Детектор полностью поглощает падающий на него свет частотой ν = 5 · 10¹⁴ Гц. Поглощаемая мощность равна Р = 3,3 · 10^-14 Вт. Сколько фотонов падает на детектор за время t = 5 с? Постоянная Планка 6,6 · 10^-34 Дж · с.

Вариант 4

1. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками. Как направлена сила, действующая на сторону dc рамки со стороны магнитного поля?

1) перпендикулярно плоскости чертежа, от нас
2) перпендикулярно плоскости чертежа, к нам
3) вертикально вверх, в плоскости чертежа
4) вертикально вниз, в плоскости чертежа

2. С какой силой действует однородное магнитное поле с индукцией 2,5 Тл на проводник длиной 50 см, расположенный под углом 90° к вектору индукции, при силе тока в проводнике 2 А?

1) 250 Н
2) 1,6 Н
3) 1 Н
4) 2,5 Н

3. Проводящее кольцо с разрезом из начального положения поднимают вверх к полосовому магниту, а сплошное проводящее кольцо из начального положения смещают вправо.

При этом индукционный ток

1) течет в обоих случаях
2) в обоих случаях не течет
3) течет только в первом случае
4) течет только во втором случае

4. В первых экспериментах по изучению распространения электромагнитных волн в воздухе были измерены длина волны λ = 50 см и частота излучения ν = 500 МГц. На основе этих неточных значений скорость света примерно равна

1) 100 000 км/с
2) 200 000 км/с
3) 250 000 км/с
4) 300 000 км/с

5. Как изменится электрическая емкость плоского конденсатора, если расстояние между пластинами уменьшить в 4 раза?

1) не изменится
2) увеличится в 4 раза
3) уменьшится в 4 раза
4) среди ответов 1-3 нет правильного

6. Как изменится период собственных электромагнитных колебаний в контуре, если ключ К перевести из положения 1 в положение 2?

1) уменьшится в 2 раза
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 4 раза
4) увеличится в 4 раза

7. Установите соответствие между особенностями электромагнитных волн и их диапазонами. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ОСОБЕННОСТИ ВОЛН

А) Волны с максимальной частотой
Б) Волны, используемые в телевидении и сотовой связи
В) Волны, вызывающие пигментацию кожи

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

1) Радиоволны
2) Инфракрасное излучение
3) Видимое излучение
4) Ультрафиолетовое излучение
5) Рентгеновское излучение

8. Ученик решил использовать лазерную указку для определения показателя преломления неизвестной жидкости. Он взял прямоугольную пластмассовую коробочку с прозрачными стенками, налил в нее жидкость и насыпал детскую присыпку, чтобы луч стал видимым. Для измерения угла падения и угла преломления он воспользовался двумя одинаковыми транспортирами, которые положил вдоль стенки коробочки и определил, что угол падения равен 60°. Чему равен показатель преломления n жидкости?

9. В таблице показано, как изменялся заряд конденсатора в колебательном контуре с течением времени.

t, 10-6 с	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18
q, 10-6 Кл	0	2,13	3	2,13	0	-2,13	-3	-2,13	0	2,13

Вычислите индуктивность катушки, если емкость конденсатора в контуре равна 100 пФ.

Ответы на контрольную работу по физике Электромагнитное поле для 9 класса
Вариант 1
1-4
2-1
3-1
4-2
5-2
6-3
7. А3 Б5 В1
8. 1,22
9. 2,376 · 10^-14 Вт
Вариант 2
1-2
2-4
3-2
4-4
5-3
6-4
7. А1 Б2 В5
8. 1,37
9. 5 · 10^-11 Ф
Вариант 3
1-3
2-1
3-3
4-2
5-3
6-4
7. А2 Б5 В3
8. 1,22
9. 5 · 10⁵
Вариант 4
1-1
2-4
3-4
4-3
5-2
6-1
7. А5 Б1 В4
8. 1,73
9. 6,49 · 10^-2 Гн

Контрольная работа «Магнитное поле»

1

1.Линии индукции однородного магнитного поля пронизывают рамку площадью 0,5 м² под углом 30° к её поверхности, создавая магнитный поток, равный 0,2 Вб. Чему равен модуль вектора индукции магнитного поля? (Ответ дать в теслах.)

2. Проводник с током I=10 A длиной 2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией B=0.5Tl. Причем направление магнитного поля составляет 30° с направлением тока. Чему равна сила со стороны магнитного поля, действующая на проводник? (Ответ дать в ньютонах.)

3. По двум параллельным тонким длинным проводам, расстояние между которыми равно R, текут одинаковые, но противоположно направленные токи силой I (см. рисунок, вид вдоль проводов). Пунктирной линией изображена окружность радиусом R с центром в точке 3, которая находится на одинаковом расстоянии от обоих проводов. Укажите номер точки (2, 3, 4, 5), в которой вектор магнитной индукции суммарного магнитного поля имеет такие же модуль и направление, как и в точке 1.

4. К прямолинейному горизонтальному участку провода, по которому протекает постоянный ток I, медленно поднесли снизу постоянный магнит, как показано на рисунке. Куда направлена магнитная сила, действующая на провод?

1) вверх ↑ 2) вниз ↓

3) «на нас» 4) «от нас»

5. В однородном магнитном поле с индукцией 1.67*10^-5 Tl протон движется перпендикулярно вектору индукции со скоростью 8 km/c. Определите радиус траектории протона.

2

1.Линии индукции однородного магнитного поля пронизывают рамку площадью 0,25 м² под углом 30° к её поверхности, создавая магнитный поток, равный 0,1 Вб. Чему равен модуль вектора индукции магнитного поля? (Ответ дать в теслах.)

2. При силе тока в проводнике 20 А на участок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле действует сила Ампера 12 Н. Вектор индукции магнитного поля направлен под углом 37° к проводнику (sin 37°=0.6 cos37° =0.8) Определите модуль индукции магнитного поля. Ответ выразите в теслах и округлите до целого числа.

3.По двум параллельным тонким длинным проводам, расстояние между которыми равно R, текут одинаковые, но противоположно направленные токи силой I (см. рисунок, вид вдоль проводов). Пунктирной линией изображена окружность радиусом R с центром в точке 3, которая находится на одинаковом расстоянии от обоих проводов. Укажите номер точки (1, 3, 4, 5), в которой вектор магнитной индукции суммарного магнитного поля имеет такие же модуль и направление, как и в точке 2.

4. Электрон e, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтальную скорость , которая перпендикулярна вектору индукции магнитного поля, направленному горизонтально (см. рисунок). Как направлена действующая на электрон сила Лоренца

1) вертикально вниз ↓ 2) вертикально вверх ↑

3) горизонтально влево ← 4) горизонтально вправо →

5. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 4*10^-4 Tl перпендикулярно линиям индукции этого поля и движется по окружности радиуса R=10 mm. Вычислите скорость электрона.

Контрольная работа по физике Электромагнитная индукция 11 класс

Контрольная работа по физике Электромагнитная индукция 11 класс с ответами. Контрольная работа включает 4 варианта, в каждом варианте по 6 заданий.

1 вариант

1. Рассчитайте разность потенциалов на концах крыль­ев самолета, имеющих длину 10 м, если скорость само­лета при горизонтальном полете 720 км/ч, а вертикаль­ная составляющая индукции магнитного поля Земли 0,5 ⋅ 10^-4 Тл.

2. Определите индуктивность катушки, если при ослаб­лении в ней тока на 2,8 А за 62 мс в катушке появляется средняя ЭДС самоиндукции 14 В.

3. 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?

4. Магнитный поток, пронизывающий замкнутый контур проводника сопротивлением 2,4 Ом, равномерно изме­нился на 6 Вб за 0,5 с. Какова сила индукционного тока в этот момент?

5. По горизонтальным рельсам, расположенным в верти­кальном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл, скользит проводник длиной 1 м с постоянной скоростью 10 м/с. Концы рельсов замкнуты на резистор сопротивлением 2 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделится в резисторе за 4 с. Сопротивлением рельсов и проводника пренебречь.

6. Из алюминиевой проволоки сечением 1 мм² сделано кольцо радиусом 10 см. Перпендикулярно плоскости кольца за 0,01 с включают магнитное поле с индукцией 0,01 Тл. Найдите среднее значение индукционного тока, возникающего за это время в кольце.

2 вариант

1. В проводнике длиной 30 см, движущемся со скоростью 5 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля, возникает ЭДС, равная 2,4 В. Опреде­лите индукцию магнитного поля.

2. Какая ЭДС самоиндукции возникает в катушке с индуктивностью 90 мГн, если при размыкании цепи сила тока в 10 А уменьшается до нуля за 0,015 с?

3. Проводник длиной 40 см находится в однородном маг­нитном поле с индукцией 0,8 Тл. Проводник пришел в движение перпендикулярно силовым линиям, когда по нему пропустили ток 5 А. Определите работу магнитного поля, если проводник переместился на 20 см.

4. Поток магнитной индукции через площадь поперечно­го сечения катушки с 1000 витков изменился на 0,002 Вб в результате изменения силы тока с 4 А до 20 А. Найдите индуктивность катушки.

5. По двум вертикальным рельсам, расстояние между ко­торыми 50 см, а верхние концы замкнуты сопротивлени­ем 4 Ом, начинает скользить вниз без трения проводник массой 50 г. Вся система находится в однородном магнит­ном поле с индукцией 0,4 Тл, силовые линии которого перпендикулярны плоскости, проходящей через рельсы. Найдите скорость установившегося движения.

6. Рамка в форме квадрата со стороной 10 см имеет сопро­тивление 0,01 Ом. Она равномерно вращается в однород­ном магнитном поле с индукцией 50 мТл вокруг оси, ле­жащей в плоскости рамки и перпендикулярной линиям индукции. Определите, какой заряд протечет через рам­ку при изменении угла между вектором магнитной ин­дукции и нормалью к рамке от 0 до 30°.

3 вариант

1. Магнитный поток внутри катушки с числом витков, равным 400, за 0,2 с изменился от 0,1 Вб до 0,9 Вб. Опре­делите ЭДС на зажимах катушки.

2. С какой скоростью надо перемещать проводник дли­ной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл под углом 60° к силовым линиям, чтобы в провод­нике возникла ЭДС, равная 1 В?

3. Магнитный поток, пронизывающий контур проводни­ка, равномерно уменьшился на 1,6 Вб. За какое время из­менился магнитный поток, если при этом ЭДС индукции оказалась равной 3,2 В?

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

5. Плоский проволочный виток площадью 1 000 см², имеющий сопротивление 2 Ом, расположен в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл таким образом, что его плоскость перпендикулярна линиям магнитной ин­дукции. На какой угол был повернут виток, если при этом по нему прошел заряд 7,5 мКл?

6. В однородном магнитном поле с ин­дукцией 20 мТл расположены верти­кально на расстоянии 80 см друг от друга два проволочных прута, замкну­тых наверху. Плоскость, в которой расположены прутья, перпендикулярна направлению линий индукции магнитного поля. По прутьям с постоянной скоростью 1,5 м/с скользит вниз перемычка массой 1,2 г (рис. 131).

Определите ее сопро­тивление, считая, что при движении контакт перемычки с прутьями не нарушается. Трением пренебречь.

4 вариант

1. Определите индуктивность катушки, если при измене­нии силы тока в ней со скоростью 50 А/с возникает ЭДС самоиндукции в 20 В.

2. Автомобиль «Волга» едет со скоростью 120 км/ч. Определите разность потенциалов на концах перед­ней оси машины, если длина оси 180 см, а вертикаль­ная составляющая индукции магнитного поля Земли 5 ⋅ 10^-5 Тл.

3. Какая ЭДС самоиндукции возникает в катушке индуктивностью 68 мГн, если сила тока в 3,8 А убывает до ну­ля в ней за 0,012 с?

4. Какую работу надо совершить при перемещении на 0,25 м проводника длиной 0,4 мс током 21 А в однород­ном магнитном поле с индукцией 1,2 Тл?

5. Кольцо радиусом 1 м и сопротивлением 0,1 Ом поме­щено в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость кольца перпендикулярна вектору индукции поля. Какой заряд пройдет через поперечное сечение кольца при исчезновении поля?

6. Рамка в форме равностороннего треугольника помеще­на в однородное магнитное поле с индукцией 0,08 Тл, на­правленной под углом 60° к плоскости рамки. Найдите длину стороны рамки, если известно, что при равномер­ном исчезновении поля в течение 0,03 с в рамке возникла ЭДС индукции, равная 10 мВ.

Ответы на контрольную работа по физике Электромагнитная индукция 11 класс
1 вариант
1. 0,1 В
2. 0,31 Гн
3. 0,49 с
4. 5 А
5. 0,02 Дж
6. 1,79 А
2 вариант
1. 1,6 Тл
2. 60 В
3. 0,32 Дж
4. 0,125 Гн
5. 50 м/с
6. 6,75 мКл
3 вариант
1. 1600 В
2. 5,8 м/с
3. 0,5 с
4. 10 000
5. 120°
6. 32 мОм
4 вариант
1. 0,4 Гн
2. 0,003 В
3. 21,5 В
4. 2,52 Дж
5. 3,14 Кл
6. 0,13 м

Физика 9 Перышкин Контрольная работа 6 с ответами

Физика 9 Перышкин Контрольная работа 6 «Электромагнитное поле» с ответами (4 варианта). Решения задач из пособия «Физика 9 класс: Дидактические материалы» (авторы: А.Е. Марон, Е.А. Марон). Цитаты из пособия указаны в учебных целях. Ответы адресованы родителям.

Физика 9 класс (УМК Перышкин)

Контрольная работа № 6
Электромагнитное поле

К-6. Вариант 1.

1. По графику (рис. 129) определите период, частоту и амплитуду колебаний силы тока.
   
2. На какой частоте работает радиостанция, передавая программу на волне длиной 250 м?
3. Определите силу тока, проходящего по прямолинейному проводнику, находящемуся в однородном магнитном поле с индукцией 10 Тл, если на активную часть проводника длиной 40 см действует сила 20 Н. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.
4. Протон движется со скоростью 10⁶ м/с перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 1 Тл. Определите силу, действующую на протон.
5. Электрон описывает в однородном магнитном поле окружность радиусом 4 мм. Скорость движения электрона равна 3,5 • 10⁶ м/с. Определите индукцию магнитного поля.
6. Какова сила тока в прямолинейном проводнике, помещенном в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции, если он не падает? 1 м его длины имеет массу 3 кг, а индукция магнитного поля равна 20 Тл.

---

К-6. Вариант 2.

1. По графику (рис. 130) определите период, частоту и амплитуду колебаний силы тока.
   
2. Чему равна длина волн, посылаемых радиостанцией, работающей на частоте 1400 кГц?
3. На прямолинейный проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле с индукцией 0,34 Тл, действует сила 1,65 Н. Определите длину проводника, если он расположен перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Сила тока в проводнике 14,5 А.
4. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл со скоростью 20 000 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите силу, с которой магнитное поле действует на электрон.
5. Электрон, двигаясь со скоростью 3,54 • 10⁵ м/с, попадает в однородное магнитное поле с индукцией 2 • 10^–5 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции и продолжает двигаться по окружности радиусом 10 см. Определите отношение заряда электрона к его массе.
6. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 10 см и массой 2 г равна 10 А. Какова индукция магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой, действующей на проводник со стороны магнитного поля?

---

К-6. Вариант 3.

1. По графику (рис. 131) определите период, частоту и амплитуду колебаний силы тока.
   
2. Радиостанция ведет передачи на частоте 70 МГц (УКВ). Чему равна длина волны?
3. В однородное магнитное поле, индукция которого 1,26 мТл, помещен прямой проводник длиной 20 см перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите силу, действующую на проводник, если сила тока в нем 50 А.
4. Электрон движется со скоростью 3 • 10⁶ м/с в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Чему равна сила, действующая на электрон, если угол между направлением скорости электрона и линиями магнитной индукции равен 90°?
5. Электрон и протон, двигаясь с одинаковыми скоростями, попадают в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции. Сравните радиусы кривизны R_e и R_p траекторий движения электрона и протона.
6. В однородном магнитном поле с индукцией 0,25 Тл горизонтально расположен проводник длиной 10 см и массой 40 г. Линии индукции магнитного поля перпендикулярны проводнику. Какой силы ток должен идти по проводнику, чтобы он находился в равновесии в магнитном поле?

---

К-6. Вариант 4.

1. По графику (рис. 132) определите период, частоту и амплитуду колебаний силы тока.
   
2. Определите, на какой частоте работает радиостанция, передающая программу на волне 500 м.
3. Прямолинейный проводник длиной 40 см помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Определите магнитную индукцию поля, если на проводник со стороны магнитного поля действует сила в 4 Н, когда по нему проходит ток 2 А.
4. Протон движется в однородном магнитном поле с индукцией 5 мТл со скоростью 10 000 км/с, направленной перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите силу, действующую на протон.
5. Электрон влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью 10⁷ м/с. Рассчитайте радиус кривизны траектории, по которой будет двигаться электрон, если индукция магнитного поля 5,6 мТл.
6. Прямолинейный проводник массой 0,02 кг и длиной 50 см помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Какой должна быть индукция магнитного поля, чтобы проводник висел не падая, если сила тока в проводнике 2 А?

 

Примечание: Масса электрона 9,1 • 10^–31 кг. Заряд электрона –1,6 • 10^–19 Кл. Масса протона 1,67 • 10^–27 кг. Заряд протона +1,6 • 10^–19 Кл.

---

 

ОТВЕТЫ на контрольную работу:

 

Вернуться к Списку контрольных работ по физике в 9 классе

---

Вы смотрели: Физика 9 Перышкин Контрольная работа 6 «Электромагнитное поле» с ответами. Решения задач из пособия «Физика 9 класс: Дидактические материалы» (авторы: А.Е. Марон, Е.А. Марон). Цитаты из пособия указаны в учебных целях.

Магнитные поля — AP Physics 2

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или больше ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту. Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права. Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Тест на магнетизм

1) Когда южные полюса двух стержневых магнитов сближаются, возникают: 3) Обычный ток по проводнику показан на схеме.Какое направление магнитного поля в точке P? 5) Направление магнитного поля от: 7) Магнитное сопротивление в магнитной цепи аналогично: 9) Если проводник перемещается вперед и назад с постоянной скоростью в постоянном магнитном поле, индуцированное в проводнике напряжение будет:

2) Магнитное поле состоит из: 4) На схеме показан обычный ток в проволочной петле.Какое направление магнитного поля в центре петли? 6) Электромагнит имел бы наибольшую прочность, если бы его провод был намотан на сердечник, сделанный из: 8) Если провод, по которому протекает ток, помещен в магнитное поле: 10) Катушку с проволокой помещают в изменяющееся магнитное поле.Если количество витков в катушке увеличить, напряжение на катушке будет:

Как измерить магнитное поле?

Может, стоит включить пару уравнений. Во-первых, две силы, действующие на электрический заряд, можно записать как силу Лоренца.

Да, это векторное произведение магнитной части силы. Кроме того, если у вас есть электрическое поле, изменение электрического потенциала между двумя точками будет:

Если электрическое поле является постоянным как по направлению, так и по величине, то величина изменения электрического потенциала будет просто E * с .

Теперь мы готовы к датчику Холла. Вот небольшой кусок материала с током, помещенный в магнитное поле. Поле будет направлено на экран. Самый простой способ показать этот тип вектора — представить его как «X». Думайте о «X» как о конце стрелки (перья). Позвольте мне просто показать один движущийся электрон в этом материале.

Поскольку ток направлен вверх, скорость электронов будет уменьшаться (отрицательный заряд).Однако произведение на и на будет вверх, поскольку заряд отрицательный. Магнитная сила на этом заряде будет слева. Обратите внимание, что эта сила перпендикулярна как скорости, так и магнитному полю.

Что эта магнитная сила делает с движущимся электроном в токе? Ясно, что он не будет двигаться по прямой в направлении течения. Вместо этого электрон будет изгибаться влево. Если все эти электроны в токе изгибаются влево, в конечном итоге на левой стороне этого материала будут избыточные отрицательные заряды.
Поскольку материал имеет общий нейтральный заряд, на правой поверхности также должны быть положительные заряды.

В конечном итоге материал будет выглядеть так (я собираюсь нарисовать только один вектор магнитного поля):

Это изображение немного сложнее, чем я хотел, но вот ключевые моменты:

• Поверхность заряд накапливается сбоку из-за магнитной силы, действующей на движущиеся носители заряда.
• Этот поверхностный электрический заряд создает электрическое поле.
• Электрическое поле (из-за боковых поверхностных зарядов — также существует электрическое поле, которое вызывает ток) оказывает силу на движущиеся заряды.
• Заряды на боковых поверхностях будут накапливаться до тех пор, пока не появится боковая электрическая сила, которая нейтрализует магнитную силу, и электроны снова не начнут двигаться в направлении провода.
• Это электрическое поле также означает изменение электрического потенциала в материале (которое мы можем измерить).

Если вы знаете размер материала и скорость электронов (технически называемую скоростью дрейфа), то я могу установить магнитную силу, равную боковой электрической силе.

Изменение электрического потенциала (поперек материала) можно измерить с помощью вольтметра. Если поперечное электрическое поле постоянно, то:

И это дает вам магнитное поле. Конечно, вам все еще нужна скорость дрейфа электронов, но вы можете ее получить, если знаете тип материала и величину электрического тока. Как насчет обзора?

• Поместите материал в магнитное поле.
• Пропустите ток через этот материал.
• Магнитное поле будет создавать «боковое» изменение электрического потенциала в материале, которое вы можете измерить.
• Используя это изменение потенциала и размера материала, вы получите величину магнитного поля.

Но подождите! У вас нет магнитного поля. Вы получаете составляющую магнитного поля, перпендикулярную датчику. В iPhone (я почти уверен) есть три датчика, так что вы можете получить все три компонента магнитного поля Земли и, таким образом, определить направление магнитного поля.

Конечно, существуют и другие методы измерения магнитного поля, но это два варианта, к которым у вас, вероятно, есть легкий доступ. Я покажу, как вы можете использовать эти методы, чтобы посмотреть на силу различных магнитов, но в более позднем посте.

Ключи к испытаниям магнитного поля и проницаемости

В каждой отрасли есть свои стандарты и требования, которым должны соответствовать компоненты, чтобы их можно было использовать в этой отрасли. Есть некоторые тесты, которые являются общими для разных отраслей, например, дегазация, но чаще всего существуют разные требования, которые должны быть выполнены.

Например, производители в области медицины могут быть заинтересованы в испытании магнитного поля и магнитной проницаемости, если их продукция используется в аппарате магнитно-резонансной томографии (МРТ) или рядом с ним.

МРТ создает чрезвычайно сильное магнитное поле, обычно около 1,5 Тесла, для наблюдения за небольшими особенностями анатомии человека, а материалы с потенциалом магнетизма будут искажать измерения. К вашему сведению, нормальный бытовой магнит может быть около 0,001 Тесла.

Что такое магнитная проницаемость?

Тестирование магнитной проницаемости измеряет сопротивление материала формированию магнитного поля или степень индуцированного магнетизма, который материал испытывает под действием магнитного поля.

МАГНИТОСКОП

Думайте о магнитной проницаемости как о проводимости. Некоторые материалы могут проводить электричество лучше, чем другие, например, медь, золото, серебро и т. Д .; где другие материалы, такие как бетон, резина и пластик, являются плохими проводниками.

Чем выше магнитная проницаемость материала, тем больше материал позволяет магнитному потоку проходить через него. Это представлено в формуле:

Изображение предоставлено Википедией

B = µ H

Где B — плотность потока, µ — проницаемость, а H — приложенная извне магнитная сила. Когда µ = 1, считается, что материал не реагирует на магнитное поле, а если µ> 1, материал намагничивается в ответ на приложенное магнитное поле.

На приведенном выше графике µ ₀ = 1,25663706 x 10 ^-6 Гн / м проницаемость свободного пространства, вакуумная среда. µ _d — любой материал, который считается диамагнитным, материал отталкивается магнитным полем. Материальными примерами этого могут быть висмут и сурьма. µ _p считается парамагнитным материалом и будет иметь показание µ больше 1. µ _f — это материал, который является ферромагнитным и притягивается к магнитам, таким как никель, железо и кобальт.

Зачем проводить испытания магнитным полем?

Испытание магнитным полем измеряет степень воздействия магнитного поля на материал. Это свойство притяжения к магнитному полю известно как парамагнетизм.

Если ваши продукты используются в окружающей среде, например, вокруг МРТ, вашему клиенту будет важно знать, является ли ваш продукт парамагнитным.

Простая установка, показанная выше с магнитоскопом, может определить, как ваши продукты будут реагировать в этой среде.Samtec проводит испытания отобранных продуктов, чтобы убедиться, что они могут работать в среде с экстремальной чувствительностью к магнитным полям.

Некоторые популярные межкомпонентные соединения RF, которые могут быть изготовлены как немагнитные:

• SMA (прямой, под прямым углом, монтаж на кромке)
• SMB (под прямым углом)
• MMCX (прямой, под прямым углом, монтаж на кромке, высокая вибрация)
• MCX (прямой, под прямым углом, крепление на кромку)
• SMP ( прямой, краевое крепление, переходники для пули)
• RF 174 (SMA, SMB, MMCX, MCX)
• RF 178 (SMA, SMB, MMCX, MCX)
• RF 316 (SMA, SMB, MMCX, MCX)

Если у вас есть вопросы относительно тестирования магнитного поля, свяжитесь с asp @ samtec.com для получения дополнительной информации.

Ради забавы

Если вы зашли так далеко, то вот забавное / интересное видео некоторых людей, «экспериментирующих» со старым аппаратом МРТ. Некоторые из сил, показанных в этом видео, довольно невероятны и подчеркивают важность защиты черных металлов от МРТ.

Магнитные поля и линии магнитного поля

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите магнитное поле и опишите силовые линии различных магнитных полей.

Говорят, что в детстве Эйнштейн был очарован компасом, возможно, размышляя о том, как стрелка ощущала силу без прямого физического контакта. Его способность глубоко и ясно мыслить о действиях на расстоянии, особенно о гравитационных, электрических и магнитных силах, позже позволила ему создать свою революционную теорию относительности. Поскольку магнитные силы действуют на расстоянии, мы определяем магнитное поле для представления магнитных сил. Графическое представление линий магнитного поля очень полезно для визуализации силы и направления магнитного поля.Как показано на Фиг.1, направление линий магнитного поля определяется как направление, в котором указывает северный конец стрелки компаса. Магнитное поле традиционно называют полем , , B, , .

Рис. 1. Линии магнитного поля определяются так, чтобы они имели направление, которое указывает маленький компас при размещении в определенном месте. (a) Если для отображения магнитного поля вокруг стержневого магнита используются небольшие компасы, они будут указывать в показанных направлениях: от северного полюса магнита к южному полюсу магнита.(Напомним, что северный магнитный полюс Земли на самом деле является южным полюсом с точки зрения определения полюсов стержневого магнита.) (B) Соединение стрелок дает непрерывные линии магнитного поля. Сила поля пропорциональна близости (или плотности) линий. (c) Если бы можно было исследовать внутреннюю часть магнита, было бы обнаружено, что силовые линии образуют непрерывные замкнутые контуры.

Маленькие компасы, используемые для проверки магнитного поля, не повредят его. (Это аналогично тому, как мы проверяли электрические поля с небольшим пробным зарядом.В обоих случаях поля представляют только объект, создающий их, а не зонд, проверяющий их.) На рисунке 2 показано, как магнитное поле появляется для токовой петли и длинного прямого провода, что можно было бы исследовать с помощью небольших компасов. Небольшой компас, помещенный в эти поля, выровняется параллельно линии поля в этом месте, а его северный полюс будет указывать в направлении B . Обратите внимание на символы, используемые для ввода и вывода из бумаги.

Рис. 2. Маленькие компасы можно использовать для картирования полей, показанных здесь.(а) Магнитное поле круговой токовой петли похоже на магнитное поле стержневого магнита. (б) Длинный и прямой провод создает поле с силовыми линиями магнитного поля, образующими кольцевые петли. (c) Когда проволока находится в плоскости бумаги, поле перпендикулярно бумаге. Обратите внимание, что символы, используемые для поля, указывающего внутрь (например, хвоста стрелки), и поля, указывающего наружу (например, наконечника стрелки).

Установление соединений: концепция поля

Поле — это способ отображения сил, окружающих любой объект, которые могут воздействовать на другой объект на расстоянии без видимой физической связи.Поле представляет объект, его генерирующий. Гравитационные поля отображают гравитационные силы, электрические поля отображают электрические силы, а магнитные поля отображают магнитные силы.

Обширные исследования магнитных полей выявили ряд жестких правил. Мы используем линии магнитного поля для представления поля (линии — это графический инструмент, а не физическая сущность сами по себе). Свойства силовых линий магнитного поля можно описать следующими правилами:

1. Направление магнитного поля касается силовой линии в любой точке пространства.Маленький компас укажет направление линии поля.
2. Сила поля пропорциональна близости линий. Он точно пропорционален количеству линий на единицу площади, перпендикулярной линиям (называемой плотностью площади).
3. Силовые линии магнитного поля никогда не могут пересекаться, а это означает, что поле уникально в любой точке пространства.
4. Линии магнитного поля непрерывны, образуют замкнутые контуры без начала и конца. Они идут от северного полюса к южному.

Последнее свойство связано с тем, что северный и южный полюса нельзя разделить. Это явное отличие от силовых линий электрического поля, которые начинаются и заканчиваются положительными и отрицательными зарядами. Если бы магнитные монополи существовали, то силовые линии магнитного поля начинались бы и заканчивались на них.

Сводка раздела

• Магнитные поля могут быть графически представлены силовыми линиями магнитного поля, свойства которых следующие:
  • Поле касается линии магнитного поля.
  • Напряженность поля пропорциональна линейной плотности.
  • Линии поля не могут пересекаться.
  • Линии поля представляют собой непрерывные петли.

Концептуальные вопросы

1. Объясните, почему магнитное поле не может быть уникальным (то есть не иметь единственного значения) в точке пространства, где силовые линии магнитного поля могут пересекаться. (Учитывайте направление поля в такой точке.)
2. Перечислите сходства силовых линий магнитного и электрического поля.Например, направление поля касается линии в любой точке пространства. Также укажите, чем они отличаются. Например, электрическая сила параллельна силовым линиям электрического поля, тогда как магнитная сила, действующая на движущиеся заряды, перпендикулярна силовым линиям магнитного поля.
3. Заметив, что силовые линии магнитного поля стержневого магнита напоминают силовые линии пары равных и противоположных зарядов, ожидаете ли вы, что магнитное поле будет быстро уменьшаться в силе по мере удаления от магнита? Это согласуется с вашим опытом работы с магнитами?
4. Магнитное поле Земли параллельно земле во всех местах? Если нет, то где она параллельна поверхности? Его сила одинакова во всех местах? Если нет, то где оно больше всего?

Глоссарий

магнитное поле:

представление магнитных сил

B -поле:

другой термин для обозначения магнитного поля

силовые линии магнитного поля:

графическое изображение силы и направления магнитного поля

направление силовых линий магнитного поля:

направление, на которое указывает северный конец стрелки компаса

20.3 Электромагнитная индукция — физика

Изменение магнитных полей

В предыдущем разделе мы узнали, что ток создает магнитное поле. Если природа симметрична, то, возможно, магнитное поле может создать ток. В 1831 году, примерно через 12 лет после открытия, что электрический ток создает магнитное поле, английский ученый Майкл Фарадей (1791–1862) и американский ученый Джозеф Генри (1797–1878) независимо друг от друга продемонстрировали, что магнитные поля могут создавать токи.Основной процесс генерации токов с помощью магнитных полей называется индукцией; этот процесс также называют магнитной индукцией, чтобы отличить его от индукционной зарядки, в которой используется электростатическая кулоновская сила.

Когда Фарадей открыл то, что сейчас называется законом индукции Фарадея, королева Виктория спросила его, как можно использовать электричество. «Мадам, — ответил он, — что хорошего в ребенке?» Сегодня токи, индуцированные магнитными полями, необходимы нашему технологическому обществу. Электрический генератор, который можно найти во всем, от автомобилей до велосипедов и атомных электростанций, использует магнетизм для генерации электрического тока.Другие устройства, которые используют магнетизм для индукции токов, включают в себя звукосниматели в электрогитарах, трансформаторы любого размера, определенные микрофоны, ворота безопасности аэропорта и механизмы демпфирования на чувствительных химических весах.

Один из экспериментов Фарадея для демонстрации магнитной индукции заключался в перемещении стержневого магнита через проволочную катушку и измерении результирующего электрического тока через проволоку. Схема этого эксперимента показана на рис. 20.33. Он обнаружил, что ток индуцируется только тогда, когда магнит движется относительно катушки.Когда магнит неподвижен по отношению к катушке, в катушке не индуцируется ток, как показано на рисунке 20.33. Кроме того, перемещение магнита в противоположном направлении (сравните рис. 20.33 с рис. 20.33) или изменение полярности магнита (сравните рис. 20.33 с рис. 20.33) приводит к возникновению тока в противоположном направлении.

Рис. 20.33 Движение магнита относительно катушки создает электрические токи, как показано. Такие же токи возникают, если катушку перемещать относительно магнита.Чем больше скорость, тем больше величина тока, и ток равен нулю, когда нет движения. Ток, возникающий при перемещении магнита вверх, имеет направление, противоположное направлению тока, возникающего при перемещении магнита вниз.

Виртуальная физика

Закон Фарадея

Попробуйте это моделирование, чтобы увидеть, как движение магнита создает ток в цепи. Лампочка загорается, чтобы показать, когда течет ток, а вольтметр показывает падение напряжения на лампочке.Попробуйте переместить магнит через четырехвитковую катушку и через двухвитковую катушку. Какая катушка производит более высокое напряжение при одинаковой скорости магнита?

Захват

Если северный полюс находится влево и магнит перемещается справа налево, при входе магнита в катушку создается положительное напряжение. Какое знаковое напряжение получится, если эксперимент повторить с южным полюсом слева?

1. Знак напряжения изменится, потому что направление тока изменится при перемещении южного полюса магнита влево.
2. Знак напряжения останется прежним, потому что направление тока не изменится при перемещении южного полюса магнита влево.
3. Знак напряжения изменится, потому что величина протекающего тока изменится при перемещении южного полюса магнита влево.
4. Знак напряжения останется прежним, потому что величина тока не изменится при перемещении южного полюса магнита влево.

Индуцированная электродвижущая сила

Если в катушке индуцируется ток, Фарадей рассуждал, что должно быть то, что он назвал электродвижущей силой , проталкивающей заряды через катушку. Эта интерпретация оказалась неверной; вместо этого внешний источник, выполняющий работу по перемещению магнита, добавляет энергию зарядам в катушке. Энергия, добавляемая на единицу заряда, измеряется в вольтах, поэтому электродвижущая сила на самом деле является потенциалом. К сожалению, название «электродвижущая сила» прижилось, а вместе с ним и возможность спутать его с реальной силой.По этой причине мы избегаем термина электродвижущая сила и просто используем сокращение эдс , которое имеет математический символ ε.ε. ЭДС может быть определена как скорость, с которой энергия отбирается от источника на единицу тока, протекающего по цепи. Таким образом, ЭДС — это энергия на единицу заряда , добавленная источником, которая контрастирует с напряжением, которое представляет собой энергию на единицу заряда , высвобождаемую , когда заряды проходят через цепь.

Чтобы понять, почему в катушке возникает ЭДС из-за движущегося магнита, рассмотрим рисунок 20.34, на котором показан стержневой магнит, движущийся вниз относительно проволочной петли. Первоначально через петлю проходят семь силовых линий магнитного поля (см. Изображение слева). Поскольку магнит удаляется от катушки, только пять силовых линий магнитного поля проходят через петлю за короткое время ΔtΔt (см. Изображение справа). Таким образом, когда происходит изменение количества силовых линий магнитного поля, проходящих через область, определяемую проволочной петлей, в проволочной петле индуцируется ЭДС. Подобные эксперименты показывают, что наведенная ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного поля.Математически мы выражаем это как

ε∝ΔBΔt, ε∝ΔBΔt,

20,24

где ΔBΔB — изменение величины магнитного поля за время ΔtΔt, а A — площадь петли.

Рис. 20.34 Стержневой магнит движется вниз относительно проволочной петли, так что количество силовых линий магнитного поля, проходящих через петлю, со временем уменьшается. Это вызывает в контуре ЭДС, создающую электрический ток.

Обратите внимание, что силовые линии магнитного поля, лежащие в плоскости проволочной петли, на самом деле не проходят через петлю, как показано крайним левым витком на рисунке 20.35. На этом рисунке стрелка, выходящая из петли, представляет собой вектор, величина которого равна площади петли, а направление перпендикулярно плоскости петли. На рисунке 20.35 петля повернута от θ = 90 ° θ = 90 °. до θ = 0 °, θ = 0 ° вклад силовых линий магнитного поля в ЭДС увеличивается. Таким образом, для создания ЭДС в проволочной петле важна составляющая магнитного поля, которая на перпендикулярна плоскости петли на , то есть Bcosθ.Bcosθ.

Это аналог паруса на ветру.Представьте, что проводящая петля — это парус, а магнитное поле — как ветер. Чтобы максимизировать силу ветра на парусе, парус ориентируют так, чтобы вектор его поверхности указывал в том же направлении, что и ветер, как в самой правой петле на рис. 20.35. Когда парус выровнен так, что вектор его поверхности перпендикулярен ветру, как в крайней левой петле на рис. 20.35, тогда ветер не оказывает силы на парус.

Таким образом, с учетом угла наклона магнитного поля к площади, пропорциональность E∝ΔB / ΔtE∝ΔB / Δt становится равной

E∝ΔBcosθΔt.E∝ΔBcosθΔt.

20,25

Рис. 20.35 Магнитное поле лежит в плоскости крайней левой петли, поэтому в этом случае оно не может генерировать ЭДС. Когда петля поворачивается так, что угол магнитного поля с вектором, перпендикулярным области петли, увеличивается до 90 ° 90 ° (см. Крайнюю правую петлю), магнитное поле вносит максимальный вклад в ЭДС в петле. Точки показывают, где силовые линии магнитного поля пересекают плоскость, определяемую петлей.

Другой способ уменьшить количество силовых линий магнитного поля, проходящих через проводящую петлю на Рисунке 20.35 не для перемещения магнита, а для уменьшения размера петли. Эксперименты показывают, что изменение площади проводящей петли в стабильном магнитном поле вызывает в петле ЭДС. Таким образом, ЭДС, создаваемая в проводящей петле, пропорциональна скорости изменения произведения перпендикулярного магнитного поля и площади петли

. ε∝Δ [(Bcosθ) A] Δt, ε∝Δ [(Bcosθ) A] Δt,

20,26

, где BcosθBcosθ — перпендикулярное магнитное поле, а A — площадь контура.Продукт BAcosθBAcosθ очень важен. Оно пропорционально количеству силовых линий магнитного поля, которые проходят перпендикулярно через поверхность площадью A . Возвращаясь к нашей аналогии с парусом, он будет пропорционален силе ветра на парусе. Он называется магнитным потоком и обозначается как ΦΦ.

Φ = BAcosθΦ = BAcosθ

20,27

Единицей измерения магнитного потока является Вебер (Вб), то есть магнитное поле на единицу площади, или Тл / м ² . Вебер — это также вольт-секунда (Vs).

Индуцированная ЭДС фактически пропорциональна скорости изменения магнитного потока через проводящую петлю.

ε∝ΔΦΔtε∝ΔΦΔt

20,28

Наконец, для катушки, изготовленной из петель N , ЭДС в N раз сильнее, чем для одиночной петли. Таким образом, ЭДС, индуцированная изменяющимся магнитным полем в катушке из петель N , составляет

ε∝NΔBcosθΔtA.ε∝NΔBcosθΔtA.

Последний вопрос, на который нужно ответить, прежде чем мы сможем преобразовать пропорциональность в уравнение: «В каком направлении течет ток?» Русский ученый Генрих Ленц (1804–1865) объяснил, что ток течет в том направлении, которое создает магнитное поле, которое пытается сохранить постоянный поток в контуре.Например, снова рассмотрим рисунок 20.34. Движение стержневого магнита приводит к уменьшению количества направленных вверх силовых линий магнитного поля, которые проходят через петлю. Следовательно, в контуре генерируется ЭДС, которая направляет ток в направлении, которое создает больше направленных вверх линий магнитного поля. Используя правило правой руки, мы видим, что этот ток должен течь в направлении, показанном на рисунке. Чтобы выразить тот факт, что наведенная ЭДС действует как противодействие изменению магнитного потока через проволочную петлю, в пропорциональность ε∝ΔΦ / Δt вводится знак минус.) внутри катушки, направленной влево. Это будет противодействовать увеличению магнитного потока, направленного вправо. Чтобы увидеть, в каком направлении должен течь ток, направьте большой палец правой руки в желаемом направлении магнитного поля B → катушка, B → катушка, и ток будет течь в направлении, указанном сгибанием ваших пальцев правой руки. Это показано изображением правой руки в верхнем ряду рисунка 20.36. Таким образом, ток должен течь в направлении, показанном на рисунке 4 (а).

На Рисунке 4 (b) направление, в котором движется магнит, изменено на обратное.В катушке направленное вправо магнитное поле B → magB → mag из-за движущегося магнита уменьшается. Закон Ленца гласит, что, чтобы противостоять этому уменьшению, ЭДС будет управлять током, который создает дополнительное направленное вправо магнитное поле B → катушка B → катушка в катушке. Опять же, направьте большой палец правой руки в желаемом направлении магнитного поля, и ток будет течь в направлении, указанном сгибанием ваших пальцев правой руки (рис. 4 (b)).

Наконец, на Рисунке 4 (c) магнит перевернут, так что южный полюс находится ближе всего к катушке.Теперь магнитное поле B → magB → mag направлено на магнит, а не на катушку. Когда магнит приближается к катушке, он вызывает увеличение направленного влево магнитного поля в катушке. Закон Ленца гласит, что ЭДС, индуцированная в катушке, будет управлять током в направлении, которое создает магнитное поле, направленное вправо. Это будет противодействовать увеличению магнитного потока, направленного влево из-за магнита. Повторное использование правила правой руки, как показано на рисунке, показывает, что ток должен течь в направлении, показанном на рисунке 4 (c).

Рис. 20.36. Закон Ленца гласит, что ЭДС, индуцированная магнитным полем, будет управлять током, который сопротивляется изменению магнитного потока в цепи. Это показано на панелях (а) — (с) для различных ориентаций и скоростей магнита. Правые руки справа показывают, как применить правило правой руки, чтобы найти, в каком направлении наведенный ток течет вокруг катушки.

Виртуальная физика

Электромагнитная лаборатория Фарадея

Это моделирование предлагает несколько действий.А пока щелкните вкладку Pickup Coil, которая представляет собой стержневой магнит, который вы можете перемещать через катушку. Когда вы это сделаете, вы увидите, как электроны движутся в катушке, и загорится лампочка, или вольтметр покажет напряжение на резисторе. Обратите внимание, что вольтметр позволяет вам видеть знак напряжения при перемещении магнита. Вы также можете оставить стержневой магнит в покое и переместить катушку, хотя наблюдать за результатами сложнее.

Проверка захвата

Сориентируйте стержневой магнит так, чтобы северный полюс был направлен вправо, и поместите приемную катушку справа от стержневого магнита.Теперь переместите стержневой магнит к катушке и посмотрите, в каком направлении движутся электроны. Это такая же ситуация, как показано ниже. Ток при моделировании течет в том же направлении, что и показано ниже? Объясните, почему да или почему нет.

1. Да, ток в моделировании течет, как показано, потому что направление тока противоположно направлению потока электронов.
2. Нет, ток в моделировании течет в противоположном направлении, потому что направление тока совпадает с направлением потока электронов.

Watch Physics

Наведенный ток в проводе

В этом видео объясняется, как можно индуцировать ток в прямом проводе, перемещая его через магнитное поле. Лектор использует перекрестное произведение , тип векторного умножения. Не волнуйтесь, если вы не знакомы с этим, он в основном объединяет правило правой руки для определения силы, действующей на заряды в проводе, с уравнением F = qvBsinθ.F = qvBsinθ.

Проверка захвата

Какая ЭДС создается по прямому проводу 0.через однородное магнитное поле (0,30 Тл) ẑ ? Провод лежит в направлении ŷ . Кроме того, какой конец провода имеет более высокий потенциал — пусть нижний конец провода находится под углом y = 0, а верхний конец — под углом y = 0,5 м)?

1. 0,15 В и нижний конец провода будет иметь более высокий потенциал
2. 0,15 В и верхний конец провода будет иметь более высокий потенциал
3. 0,075 В и нижний конец провода будет иметь более высокий потенциал
4. 0.075 В и на верхнем конце провода будет более высокий потенциал

Рабочий пример

ЭДС, индуцированная в проводящей катушке движущимся магнитом

Представьте, что магнитное поле проходит через катушку в направлении, указанном на рисунке 20.37. Диаметр катушки 2,0 см. Если магнитное поле изменится с 0,020 до 0,010 Тл за 34 с, каковы направление и величина индуцированного тока? Предположим, что катушка имеет сопротивление 0,1 Ом.

Рисунок 20.37 Катушка, через которую проходит магнитное поле B .

Стратегия

Используйте уравнение ε = −NΔΦ / Δtε = −NΔΦ / Δt, чтобы найти наведенную ЭДС в катушке, где Δt = 34sΔt = 34s. Подсчитав количество петель в соленоиде, находим, что у него 16 петель, поэтому N = 16.N = 16. Используйте уравнение Φ = BAcosθΦ = BAcosθ для расчета магнитного потока

Φ = BAcosθ = Bπ (d2) 2, Φ = BAcosθ = Bπ (d2) 2,

20,30

, где d — диаметр соленоида, а мы использовали cos0 ° = 1. cos0 ° = 1. Поскольку площадь соленоида не меняется, изменение магнитного потока через соленоид составляет

ΔΦ = ΔBπ (d2) 2.ΔΦ = ΔBπ (d2) 2.

20,31

Найдя ЭДС, мы можем использовать закон Ома, ε = IR, ε = IR, чтобы найти ток.

Наконец, закон Ленца гласит, что ток должен создавать магнитное поле, которое препятствует уменьшению приложенного магнитного поля. Таким образом, ток должен создавать магнитное поле справа.

Решение

Объединение уравнений ε = −NΔΦ / Δtε = −NΔΦ / Δt и Φ = BAcosθΦ = BAcosθ дает

ε = −NΔΦΔt = −NΔBπd24Δt.ε = −NΔΦΔt = −NΔBπd24Δt.

20,32

Решая закон Ома для тока и используя этот результат, получаем

I = εR = −NΔBπd24RΔt = −16 (−0,010T) π (0,020 м) 24 (0,10 Ом) (34 с) = 15 мкА.I = εR = −NΔBπd24RΔt = −16 (−0,010T) π (0,020 м) 24 (0,10 Ом) (34 с) = 15 мкА.

20.33

Закон Ленца гласит, что ток должен создавать магнитное поле справа. Таким образом, мы направляем большой палец правой руки вправо и сжимаем пальцы правой руки вокруг соленоида. Ток должен течь в том направлении, в котором указывают наши пальцы, поэтому он входит в левый конец соленоида и выходит из правого конца.

Обсуждение

Давайте посмотрим, имеет ли смысл знак минус в законе индукции Фарадея. Определите направление магнитного поля как положительное. Это означает, что изменение магнитного поля отрицательное, как мы обнаружили выше. Знак минус в законе индукции Фарадея отрицает отрицательное изменение магнитного поля, оставляя нам положительный ток. Следовательно, ток должен течь в направлении магнитного поля, что мы и обнаружили.

Теперь попробуйте определить положительное направление как направление, противоположное направлению магнитного поля, то есть положительное направление находится слева на рисунке 20.37. В этом случае вы обнаружите отрицательный ток. Но поскольку положительное направление находится влево, отрицательный ток должен течь вправо, что снова согласуется с тем, что мы обнаружили с помощью закона Ленца.

Рабочий пример

Магнитная индукция из-за изменения размера цепи

Схема, показанная на рисунке 20.38, состоит из U-образного провода с резистором, концы которого соединены скользящим токопроводящим стержнем. Магнитное поле, заполняющее область, ограниченную контуром, имеет постоянное значение 0.01 T. Если стержень тянут вправо со скоростью v = 0,50 м / с, v = 0,50 м / с, какой ток индуцируется в цепи и в каком направлении он течет?

Рисунок 20.38 Схема ползунка. Магнитное поле постоянно, и шток тянется вправо со скоростью v . Изменяющаяся область, заключенная в цепи, вызывает в цепи ЭДС.

Стратегия

Мы снова используем закон индукции Фарадея, E = −NΔΦΔt, E = −NΔΦΔt, хотя на этот раз магнитное поле остается постоянным и площадь, ограниченная контуром, изменяется.Схема состоит из одного контура, поэтому N = 1.N = 1. Скорость изменения площади ΔAΔt = vℓ.ΔAΔt = vℓ. Таким образом, скорость изменения магнитного потока составляет

ΔΦΔt = Δ (BAcosθ) Δt = BΔAΔt = Bvℓ, ΔΦΔt = Δ (BAcosθ) Δt = BΔAΔt = Bvℓ,

20,34

, где мы использовали тот факт, что угол θθ между вектором площади и магнитным полем равен 0 °. Зная ЭДС, мы можем найти ток, используя закон Ома. Чтобы найти направление тока, мы применяем закон Ленца.

Решение

Закон индукции Фарадея дает

E = −NΔΦΔt = −Bvℓ.E = −NΔΦΔt = −Bvℓ.

20,35

Решение закона Ома для тока и использование предыдущего результата для ЭДС дает

I = ER = −BvℓR = — (0,010T) (0,50 м / с) (0,10 м) 20Ω = 25 мкA I = ER = −BvℓR = — (0,010T) (0,50 м / с) (0,10 м) 20Ω = 25 мкА.

20,36

По мере скольжения стержня вправо магнитный поток, проходящий через контур, увеличивается. Закон Ленца говорит нам, что индуцированный ток создаст магнитное поле, которое будет противодействовать этому увеличению. Таким образом, магнитное поле, создаваемое индуцированным током, должно находиться на странице.Сгибание петли пальцами правой руки по часовой стрелке заставляет большой палец правой руки указывать на страницу, что является желаемым направлением магнитного поля. Таким образом, ток должен течь по цепи по часовой стрелке.

Обсуждение

Сохраняется ли энергия в этой цепи? Внешний агент должен тянуть стержень с достаточной силой, чтобы просто уравновесить силу на проводе с током в магнитном поле — вспомните, что F = IℓBsinθ.F = IℓBsinθ. Скорость, с которой эта сила действует на стержень, должна уравновешиваться скоростью, с которой цепь рассеивает мощность.Используя F = IℓBsinθ, F = IℓBsinθ, сила, необходимая для протягивания проволоки с постоянной скоростью v , равна

. Fpull = IℓBsinθ = IℓB, Fpull = IℓBsinθ = IℓB,

20,37

, где мы использовали тот факт, что угол θθ между током и магнитным полем составляет 90 ° 0,90 °. Подставляя приведенное выше выражение для тока в это уравнение, получаем

Fpull = IℓB = −BvℓR (ℓB) = — B2vℓ2R. Fpull = IℓB = −BvℓR (ℓB) = — B2vℓ2R.

20,38

Сила, создаваемая агентом, тянущим стержень, равна Fpullv, или Fpullv, или

Потяните = Fpullv = −B2v2ℓ2R.Потяните = Fpullv = −B2v2ℓ2R.

20,39

Мощность, рассеиваемая схемой, составляет

Pdissipated = I2R = (- BvℓR) 2R = B2v2ℓ2R. Pdissipated = I2R = (- BvℓR) 2R = B2v2ℓ2R.

20,40

Таким образом, мы видим, что Ppull + Pdissipated = 0, Ppull + Pdissipated = 0, что означает, что мощность сохраняется в системе, состоящей из цепи и агента, который тянет стержень. Таким образом, в этой системе сохраняется энергия.

ACT Научный практический тест 101_CrackACT.com

Указания: За каждым отрывком следует несколько вопросов.Прочитав отрывок, выберите лучший ответ на каждый вопрос и закрасьте соответствующий овал в своем ответном документе. Вы можете ссылаться на эти отрывки сколько угодно раз.

Вам НЕ разрешается использовать калькулятор в этом тесте.

PASSAGE II

Магнитное поле Земли — одно из самых значительных природных явлений на планете. На протяжении веков это поле использовалось для помощи в навигации и исследованиях и было жизненно важным для многих крупных открытий. Магнитное поле Земли простирается на несколько тысяч миль в космос.Он защищает Землю от солнечного ветра, защищает планету от опасных частиц высокой энергии и радиации. Точный источник магнитного поля Земли не определен. Следующие два ученых пытаются объяснить это явление.

Ученый 1

Магнитное поле Земли похоже на магнитное поле стержневого магнита, наклоненного на 11 градусов от оси вращения Земли. Магнитное поле стержневого магнита или любого другого типа постоянного магнита создается скоординированными движениями электронов внутри атомов железа.Принято считать, что ядро ​​Земли состоит из металлов. Внутреннее ядро ​​составляет 70% ширины Луны и состоит из твердого железного шара, который проявляет свойства ферромагнетизма (естественная магнитная тенденция железа). Ядро имеет собственное вращение и окружено «морем» расплавленной породы. Магнитное поле растет и ослабевает, а полюса Земли дрейфуют и иногда переворачиваются по мере изменения вращения ядра. Полюса магнитного поля многократно «перевернулись» из-за колебаний вращения твердого внутреннего сердечника.Другие колебания магнитного поля, которые могут происходить ежедневно, в значительной степени являются результатом вмешательства солнечного ветра.

Ученый 2

Магнитное поле Земли объясняется динамо-эффектом циркулирующего электрического тока в расплавленном внешнем ядре. Электрические токи вызывают магнитные поля; поэтому циркулирующие электрические токи в расплавленном металлическом ядре Земли являются источником магнитного поля. Когда проводящая жидкость течет через существующее магнитное поле, индуцируются электрические токи, создавая другое магнитное поле.Когда это магнитное поле усиливает исходное магнитное поле, создается динамо-машина, которая поддерживает себя.

Находясь на горячем железном внутреннем ядре, расплавленное внешнее ядро ​​Земли взбалтывается и движется. Внешнее ядро ​​также имеет циклоны или водовороты, питаемые эффектами Кориолиса вращения Земли. Эти сложные и непредсказуемые движения генерируют флуктуирующее магнитное поле. Внешнее ядро ​​бурлит, закручивается и турбулентно, что было обнаружено по постоянным изменениям и разворотам полярности на протяжении всей истории планеты.Кроме того, железо имеет особую характеристику. Когда оно горячее, чем 1043 К, его температура Кюри, железо теряет свои магнитные свойства. Следовательно, магнитное поле Земли вызвано не намагниченными отложениями железа, а в основном электрическими токами в жидком внешнем ядре.

1. Какое из следующих утверждений о ядре Земли подразумевалось Ученым 2?

A. Внутреннее ядро ​​Земли представляет собой вращающуюся массу из железа.
B. Внутреннее ядро ​​Земли несет полную ответственность за магнитное поле.
C. Ядро Земли железное и обладает свойствами, подобными стержневому магниту.
D. Ядро Земли имеет температуру выше 1043 К.

2. В научной статье говорилось: «С 1848 года, когда была впервые измерена сила магнитного поля Земли, поле потеряло 10% своей напряженности. » Какая из точек зрения ученых, если таковая имеется, согласна (согласна) с этим утверждением?

F. Только ученый 1.
G. Только ученый 2.
H. Ученый 1 и 2.
J.Ни Ученый 1, ни 2.

3. Исследователи замечают, что вулканические породы демонстрируют регулярные и предсказуемые изменения в своих магнитных свойствах в зависимости от их возраста. С каким из следующих утверждений о вариациях оба ученых, скорее всего, согласятся?

A. Электрические токи в жидком внешнем ядре вызывают изменение магнитных свойств вулканической породы.
B. Уровни солнечного ветра во время создания горных пород определяют магнитные свойства горных пород.
C. Различные магнитные свойства вулканических пород являются результатом состояния колеблющегося магнитного поля Земли в то время, когда породы охлаждались.
D. Магнитное поле Земли защищает ее от солнечного ветра, тем самым изменяя магнитные свойства вулканических пород.

4. Ученые 1 и 2, скорее всего, не согласятся с каким из следующих утверждений?

F. Сила магнитного поля Земли колеблется со временем.
G. Полярность магнитного поля Земли может меняться со временем.
H. Внутреннее ядро ​​Земли окружено жидким внешним ядром.
J. Внутреннее ядро ​​Земли обладает магнитными свойствами.

5. Различаются ли Ученые в своем описании магнитного поля Земли?

A. Да; Ученый 1 утверждает, что магнитное поле Земли имеет большое значение, а Ученый 2 — нет.
B. Да; Ученый 1 утверждает, что магнитное поле Земли создается скоординированными движениями электронов внутри атомов железа, а Ученый 2 — нет.
C. Нет; Оба ученых утверждают, что магнитное поле Земли создается из циркулирующих электрических токов в расплавленном внешнем ядре Земли.
D. Нет; Ни один Ученый не обсуждает подробно магнитное поле Земли.

6. Предположим, был изобретен новый тип датчика, который может обнаруживать электрические токи во внешнем сердечнике. Эта новая технология могла бы:

F. соответствовать только точке зрения Ученого 1.
G. согласуется только с точкой зрения ученого 2.
H. должны соответствовать точке зрения ученых 1 и 2.
J. не имеют отношения ни к одной точке зрения ученых.

7. Согласно Ученому 1, какое из следующих предположений об источнике магнитного поля Земли является основным недостатком теории Ученого 2?

A.