Электростатика, постоянный электрический ток, магнетизм сборник заданий по физике (стр. 29 )

3.5.147. Цепь состоит из двух последовательно соединенных катушек индуктивности L1 и L2. Взаимная индуктивность катушек L12. Определите полную индуктивность цепи.

3.5.148. Объем длинного тонкостенного соленоида V=10 дм3, индуктивность L=0,01 Гн. На соленоид подали напряжение U=10 В. Через какое время после подачи напряжения индукция магнитного поля в соленоиде достигнет значения В=0,1 Тл?

3.5.149. В однородном магнитном поле индукции В вращается в плоскости, перпендикулярной линиям индукции, медный диск радиуса r, совершая n оборотов в секунду. При помощи скользящих контактов диск подключен к цепи, сопротивлением R. Определите ЭДС индукции, возникающую при вращении диска, заряд, протекающий по цепи, и количество теплоты, выделяющееся за время, в течение которого диск совершит N оборотов.

3.5.150. Виток медной проволоки охватывает сердечник трансформатора. Магнитный поток внутри сердечника изменяется по гармоническому закону с амплитудным значением ЭДС 30 Вб/с. К точкам , которые делят виток на два участка так, что , подключен вольтметр двумя способами, изображенными на рисунке. Определите его показания.

3.5.151. В цепи (см. рис.) Ом, Ом, Гн, В. Внутреннее сопротивление батареи пренебрежимо мало. Определите ток в резисторе R2 в трех случаях: 1) до размыкания цепи; 2) в первый момент после размыкания; 3) через 0,01 с после размыкания.

3.5.152. Две катушки намотаны на один общий сердечник. Индуктивность одной из них 0,1 Гн, второй 0,4 Гн, сопротивление второй катушки 300 Ом. Определите ток, который потечет по второй катушке, если ток 0,6 А, текущий в первой, выключить в течение 0,001 с?

3.5.153. Кольцевой виток с током находится в переменном магнитном поле, индукция которого перпендикулярна плоскости витка. Виток превратили в восьмерку, составленную из двух равных колец, не выводя при этом провод витка из плоскости. Определите, во сколько раз при этом изменится амплитуда тока в витке? Индуктивностью витка пренебречь.

3.5.154. Проволочное кольцо диаметром d, имеющее сопротивление R, помещено в переменное однородное магнитное поле, перпендикулярное его плоскости. Магнитная индукция нарастает линейно за время t1 от нуля до значении В и затем линейно уменьшается до нуля за время t2. Определите количество теплоты выделяющееся в кольце?

3.5.155. Проволочная прямоугольная рамка со сторонами длиной и , массами и , может свободно вращаться вокруг горизонтальной оси так, что одна из сторон длиной остается неподвижной. Рамка находится в вертикальном, однородном магнитном поле индукции . Определите силу тока в рамке, при которой она будет неподвижна в поле тяготения Земли и наклонена к горизонту под углом .

3.5.156. Проволочная рамка, имеющая П-образную форму, подвешена на горизонтальной оси и находится в однородном вертикально направленном магнитном поле с индукцией (см. рис.). Рамка состоит из стержня длиной и массы и двух невесомых жестких стержней длины . Через рамку пропускают кратковременный импульс тока силой длительности . Определите максимальный угол отклонения рамки от первоначального положения. Смещение рамки за время очень мало.

3.5.157. Электрическая лампа с сопротивлением в нагретом состоянии подключается через дроссель к аккумулятору напряжением 12 В. Индуктивность дросселя , сопротивление . Определите время, через которое лампа загорится, если она начинает заметно светится при напряжении .

3.5.158. Катушка длиной , диаметром , содержащая N=200 витков медной проволоки с поперечным сечением , включена в цепь с ЭДС. При помощи ключа источник ЭДС выключается, и катушка замыкается накоротко. Через какое время ток в цепи уменьшится в два раза?

3.5.159. Постойте график зависимости силы тока в контуре сопротивлением и индуктивностью от времени, прошедшего с момента включения в цепь ЭДС, для интервала , с шагом 0,1 с. По оси ординат откладывается отношение силы тока к установившемуся значению тока.

3.5.160. Квадратная рамка площадью из медной проволоки сечением помещена в магнитное поле, индукция которого изменяется по закону где Плоскость рамки перпендикулярна к направлению силовых линий магнитного поля. Определить зависимость от времени и наибольшее значение: 1) магнитного потока, пронизывающего рамку;  2) ЭДС индукции; 3) тока текущего по рамке.

3.5.161. Две катушки имеют взаимную индуктивность . В первой ток изменяется по закону Определить зависимость ЭДС индукции во второй катушке и ее наибольшее значение.

Магнитное поле в веществе. Энергия магнитного поля

3.5.162. Определите плотность магнитной энергии в катушке с железным сердечником (μ = 2000), по которой течет ток 0,2 А. На каждый сантиметр длины катушки приходится 5 витков.

3.5.163. Соленоид длиной 50 см и площадью поперечного сечения 2 см2 имеет индуктивность 2⋅10-7 Гн. При какой силе тока объемная плотность энергии магнитного поля внутри соленоида равна 10-3 Дж/м2?

3.5.164. Определите число ампер-витков в тонком соленоиде длиною 60 см, чтобы объемная плотность энергии магнитного поля внутри соленоида была равна 1,75 Дж/м3?

3.5.165. Во сколько раз нужно увеличить силу тока в соленоиде, чтобы плотность энергии магнитного поля в нем выросла в 16 раз? Во сколько раз нужно увеличить число витков на единицу длины соленоида, чтобы плотность энергии магнитного поля при том же значении силы тока учетверилась?

3.5.166. По соленоиду, с железным сердечником, течет ток I=5 А. Длина соленоида 1 м, число витков 500. Определите намагниченность и объемную плотность энергии магнитного поля соленоида. Зависимость приведена на рисунке к задаче 3.5.175.

3.5.167. Катушка с железным сердечником имеет площадь поперечного сечения S =  20 см2 и число витков N = 500. Индуктивность катушки с сердечником L = 0,28 Гн при токе через обмотку I = 5 А. Определите магнитную проницаемость железа.

3.5.168. Соленоид длиной 50 см и площадью поперечного сечения 2 см2 имеет индуктивность 0,2 мкГн. При каком токе объемная плотность энергии магнитного поля внутри соленоида щ0=1 мДж/м3?

3.5.169. В соленоид длиной 50 см  вставлен сердечник из  железа. Число витков на единицу длины соленоида 400 см-1; площадь поперечного сечения соленоида 10 см2. Определите магнитную проницаемость материала сердечника при токе через обмотку соленоида 5 А, если магнитный поток, пронизывающий поперечное сечение сердечника соленоида Ф = 1,6 мВб. Какова индуктивность соленоида при этих условиях?