2020-05-21
147
З а д а н и е 1. На рис. 8 изображены две линии вектора магнитной индукции бесконечно длинного проводника с током, расположенного перпендикулярно плоскости рисунка. В какой точке вектор индукции магнитного поля направлен вверх и имеет наименьшую величину:
1) А; 2) Б; 3) В; 4) Г; 5) нет правильного ответа?
Решение. При данном направлении тока линии вектора магнитной индукции представляют собой окружности, касательные к которым направлены против вращения часовой стрелки. Это выполняется в точках А и В. Еще необходимо учесть, что величина вектора магнитной индукции обратно пропорциональна расстоянию от проводника до точки наблюдения. Тогда меньшая величина магнитного поля будет в точке В.
Номер правильного ответа: 3.
З а д а н и е 2. Проводник с током, на который действует сила Ампера, изображен на рис. 9. Как направлен вектор индукции внешнего магнитного поля:
1) «от нас»; 2) «к нам»; 3) влево; 4) вправо; 5) по направлению тока?
Решение. Направление силы Ампера определяется по правилу «левой руки»: четыре пальца левой руки располагают по направлению тока в проводнике, при этом линии магнитной индукции должны входить в ладонь, а отогнутый на 90 ° большой палец укажет направление силы Ампера, действующей на проводник с током (рис. 10). Применяя это правило к проводнику с током, изображенному на рис. 9, можно найти правильное направление вектора индукции магнитного поля
|
|
|
Номер правильного ответа: 2.
З а д а н и е 3. Коэрцитивной силой ферромагнетика называют
1) напряженность внешнего магнитного поля, которое полностью размагничивает ферромагнетик;
2) напряженность внешнего магнитного поля, при которой ферромагнетик намагничивается;
3) индукцию магнитного поля ферромагнетика, при которой отсутствует внешнее поле;
4) индукцию внешнего магнитного поля, при которой ферромагнетик намагничивается;
5) силу магнитного поля, в котором намагничивается ферромагнетик.
Решение. Для ферромагнетиков существуют домены, в которых магнитные моменты отдельных атомов выстраиваются параллельно друг другу. При этом ориентация магнитных моментов доменов произвольная, поэтому все вещество может быть ненамагниченным.
При внесении ферромагнетика во внешнее магнитное поле наблюдаются увеличение и поворот магнитных моментов доменов в направлении внешнего поля, приводящие к увеличению результирующего поля. При этом для ферромагнетиков характерен гис-терезис – явление отставания намагничивания ферромагнетика от изменений внешнего магнитного поля. Если провести полный цикл перемагничивания ферромагнетика, то график зависимости магнитной индукции результирующего поля от напряженности внешнего поля за один цикл перемагничивания представляет собой замкнутую кривую, которую называется петлей гистерезиса. Петля гистеризиса изображена на рис. 11. Нс – коэрцитивная сила – величина напряженности внешнего магнитного поля, при которой ферромагнетик полностью размагничивается.
|
|
|
Номер правильного ответа: 1.
З а д а н и е 4. Объемная плотность энергии магнитного поля – это энергия, заключенная
1) в проводниках с током;
2) в единице объема пространства;
3) в пространстве между пластинами конденсатора;
4) на заряженных пластинах конденсатора;
5) внутри бесконечно длинного соленоида.
Решение. По определению объемная плотность энергии магнитного поля – это энергия, отнесенная к объему, в котором она сосредоточена: 
Номер правильного ответа: 2.
З а д а н и е 5. Первое уравнение Максвелла является обобщением
1) теоремы Гаусса;
2) закона полного тока;
3) закона электромагнитной индукции для замкнутого неподвижного контура;
4) закона сохранения энергии;
5) нет правильного ответа.
Решение. Первое уравнение Максвелла является обобщением закона электромагнитной индукции для замкнутого проводящего контура, неподвижного в переменном магнитном поле. Максвелл предположил, что закон справедлив не только для проводящего контура, но и для любого контура, мысленно проведенного в переменном магнитном поле. Таким образом, с переменным магнитным полем неразрывно связано индуцированное вихревое электрическое поле, которое не зависит от того, находятся в нем проводники или нет.
Номер правильного ответа: 3.
4.3. Примеры решения практических заданий
З а д а н и е 6. Величина индукции магнитного поля в точке А (рис. 12) при I 1 = I 2 = 4 А, а = 2 см равна
1) 0 мкТл; 2) 10 мкТл; 3) 20 мкТл;
4) 40 мкТл; 5) 80 мкТл.
|
| Дано: I 1 = I 2 = 4 А а = 2 см Найти: BА -? | Решение. Применив правило буравчика, определим направление векторов индукции  и  в точке А, создаваемых каждым током в отдельности (см. рис. 12). Для нахождения магнитной индукции  в точке А воспользуемся принципом суперпозиции магнитных полей.
|
Запишем принцип суперпозиции в векторном виде: 
= 
+ 
, в скалярном виде:
B = B 1- B 2.
В силу симметрии задачи B 1и B 2 будут равны по модулю, но противоположны по направлению и в сумме дадут 0 (рис. 13).
Номер правильного ответа: 1.
З а д а н и е 7. Найти угол, под которым движется протон в магнитном поле с индукцией 1 Тл со скоростью 2 Мм/с, если на него действует сила 0,16 пН. Заряд протона 1,6×10-19 Кл.
1) 90 °. 2) 60 °. 3) 45 °. 4) 30 °. 5) 0 °.
Дано:
B = 1 Тл
 = 2 Мм/с
F = 0,16 пН
Найти:  -?
| Решение. На движущийся протон в магнитном поле дейст-вует сила Лоренца:
Найдем отсюда  . Подставляем данные задания и, учитывая, что заряд протона равен по модулю заряду элект-
|
рона, имеем:
Соответственно 
Номер правильного ответа: 4.
З а д а н и е 8. Круглая рамка находится в однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости рамки. Поток вектора магнитной индукции через рамку равен Ф. Рамку повернули вокруг оси, проходящей по диаметру рамки на угол 180 °. Чему равно приращение потока магнитной индукции:
1) Ф; 2) 0; 3) 2Ф; 4) 0,5Ф; 5) 0,25Ф?
Решение. В начальном положение поток вектора индукции магнитного поля равен Ф. В конечном положении поток будет –Ф, а приращение потока ∆Ф = Ф –( - Ф) = 2 Ф. Ответ: ∆Ф = 2 Ф.
Номер правильного ответа: 3.
З а д а н и е 9. Энергия магнитного поля, созданного рамкой с током, имеющей индуктивность 4 мкГн и создающей магнитный поток через нее 4 мкВб, равна
1)1 мкДж; 2) 2 мкДж; 3) 4 мкДж; 4) 8 мкДж; 5) 16 мкДж.
Дано:
L = 4 мкГн
Ф = 4 мкВб
Найти:  -?
| Решение. Энергия магнитного поля  , а магнитный поток рамки с током  Выразим из последнего выражения силу тока и подставим в выражение для энергии магнитного поля. Тогда имеем:
|
Дж = 2 мкДж.
|
|
|
Номер правильного ответа: 2.
З а д а н и е 10. Какой магнитный поток пронизывает каждый виток катушки, имеющей 10 витков, если при равномерном исчезновении магнитного поля в течение 1 с в катушке индуцируется ЭДС 10 В:
1) 0,5 Вб; 2) 0,25 Вб; 3) 0,1 Вб; 4) 10 Вб; 5) 1 Вб?
Дано:
 = 10 В
N = 10
t = 1 c
Найти:  -?
| Решение. Если катушка имеет N витков, то электродвижущую силу можно найти по формуле:  . При равномерном изменении магнитного потока получим:
∆Ф = Ф –0 =  = 1 Вб.
|
Номер правильного ответа: 5.
4.4. Задания для самостоятельного решения
Теоретическая часть
З а д а н и е 1. Сечения трех параллельных прямолинейных длинных проводников с протекающими токами изображены на рис. 14. Куда направлена индукция магнитного поля в точке А:
1) влево; 2) вниз; 3) вверх; 4) вправо; 5) «от нас»?
З а д а н и е 2. За счет чего появляется эффект Холла:
1) из-за силы Ампера;
2) энергия магнитного поля переходит в энергию электрического поля;
3) энергия электрического поля переходит в энергию магнитного поля;
4) из-за теплового действия тока;
5) из-за силы Лоренца?
З а д а н и е 3. При всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную замкнутым контуром, возникает индукционный ток такого направления, что его магнитное поле
1) поддерживает изменение внешнего магнитного поля;
2) остается постоянным;
3) остается постоянным по модулю и меняется по направлению;
4) препятствует всякому изменению магнитного потока;
5) всегда направлено навстречу внешнему полю.
З а д а н и е 4. Результирующее магнитное поле в парамагнетике
1) во много раз больше, чем в вакууме;
2) немного больше, чем в вакууме;
3) меньше, чем в вакууме;
4) отсутствует;
5) такое же, как в вакууме.
З а д а н и е 5. Какая из гипотез Максвелла является верной:
1) всякое переменное магнитное поле порождает вихревое электричес-кое поле;
|
|
|
2) всякое магнитное поле порождает переменное электрическое поле;
3) всякое переменное магнитное поле порождает электростатическое поле;
4) всякое постоянное магнитное поле порождает постоянное электричес-кое поле;
5) всякое электрическое поле порождает магнитное поле?
Практическая часть
З а д а н и е 6. Чему равна индукция магнитного поля в центре кольца радиусом 2 см, по которому течет ток силой 4 А:
1) 15,7 мкТл; 2) 31,4 мкТл; 3) 62,8 мкТл;
4) 126 мкТл; 5) 326 мкТл?
З а д а н и е 7. Найти величину индукции магнитного поля в точке А (рис. 15), если I 1 = 4 А, I 2 = 2 А, а = 20 см.
1) 0 мкТл. 2) 2 мкТл. 3) 4 мкТл.
4) 8 мкТл. 5) 16 мкТл.
З а д а н и е 8. Найти скорость a -частицы, которая влетает в магнитное поле с индукцией 6,64 Тл перпендикулярно его линиям. Радиус траектории 1 см. Заряд a -частицы 3,2×10-19 Кл, масса a -частицы 6,64×10-27 кг.
1) 3,2 км/с. 2) 6,64 км/с. 3) 21,2 км/с. 4) 133 км/с. 5) 3200 км/с.
З а д а н и е 9. Найти индуктивность контура, в котором при силе тока 10 А возникает магнитный поток 0,5 Вб.
1) 0,01 Гн. 2) 0,05 Гн. 3) 0,1 Гн. 4) 0,5 Гн. 5) 1,0 Гн.
З а д а н и е 10. Найти скорость изменения силы тока в катушке индуктивностью 3 мГн, если в ней возникает ЭДС самоиндукции 6 мВ.
1) 1,8 м/с. 2) 2 А/с. 3) 18 мкА/с. 4) 30 мкА/с. 5) 50 м/с.
5. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 8
