Сборник задач по физике Плотность тока и закон Ома Электромагнетизм Правила Кирхгофа Электромагнитная индукция Кинематика материальной точки Методика решения задач по кинематике Основные представления об электричестве Оптика

Варианты контрольной работы. Задача. Электрические цепи постоянного тока. Через поперечное сечение проводника 5=2,5 мм2 за время t = 0,04 с прошел заряд Q=20*10-3 Кл. Определить плотность тока в проводнике. Определить длину медного изолированного провода, если его диаметр d=0,3мм, а сопротив­ление R = 82 Ом. Сопротивление провода R = 2,35 Ом при длине l=150м и диаметре d=1,5 мм. Определить материал провода. Определить необходимую длину нихромового провода диаметром d =0,1 мм для изготовления паяльника  мощностью P=80 Вт на напряжение U=220 В.

Сопротивление обмотки цилиндрической катушки с сердечником R=1,2Ом. Провод  медный диаметром d=0,5 мм, длина сердечника l=200 мм. Определить индуктивность катушки, если магнитная проницаемость μ = 300.

Два генератора переменного тока работают параллельно на один потребитель, вырабатывая токи одной частоты. Число пар полюсов у первого генератора 3, у второго 4. Определить  частоту вращения второго генератора, если у первого n = 800 об/мин.

Переменный ток возбуждается в рамке, состоящей из 300 витков с площадью каждого витка 300 см2, в магнитном поле с индукцией 0,015 Тл. Определить угловую скорость вращения рамки, если амплитудное значение ЭДС индукции равно 7,2 В.

Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи с указанием сопротивление резисторов приведена на соответствующем рисунке. При этом I2=3,75A. Определить I5.

Задача По заданной векторной диаграмме для трехфазной цепи определить характер сопротивлений в каждой фазе (активное, индуктивное, емкостное, смешанное), вычислить значение каждого сопротивления и начертить схему присоединения сопротивлений к сети. Сопротивления соединены звездой с нулевым проводом.

Задача. В трехфазном асинхронном электродвигателе с фазным ротором в каждой фазе ротора наводится в момент пуска эдс E2=120В. Активное сопротивление фазы ротора R2 не зависит от частоты и равно 0,15 Ом. Индуктивное сопротивление фазы неподвижного ротора равно х2=0,5 Ом, а вращающегося со скольжением s=3% равно х2s. Частота тока в сети равна f=50 Гц. Синхронная частота вращения магнитного поля равна n1=1000 мин-1.

Задача. Электромагнетизм.

В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,04 Тл на подвесе помещен проводник длиной l = 70 см перпендикулярно линиям поля. Определить электромагнитную силу при токах I = 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и 2,5 А. При каком значении тока произойдет разрыв нити, если сила натяжения для ее разрыва Fн = 0,08 Н, сила тяжести проводника Р=0,018 ? Определить минимальный ток для разрыва нити подвеса.

Решение: На проводник с током действует сила F = IBl. Определим F для указанных значений токов: F1= 0,5*0,04*70*10-2 = 0,014 Н,

 F2 = 1*0.04*70*10-2 = 0,028 Н,

 F3 = 0,042 H, F4 = 0,056 H, F5 = 0,07 H.

Разрыв нити произойдет при Fн =P+F; следовательно, электромагнитная сила разрыва

F = Fн – P = 0,08-0,018 = 0,062 Н.

Тогда I=F/(Bl)=0,062/(0,04*0,7)=2,2 A, т.е. минимальный ток разрыва нити подвеса составляет 2,2 А.

Катушка, имеющая w = 500 витков, внесена в однородное магнитное поле, индукция которого возросла при этом от 0 до 0,8 Тл за время t = 0,1 с. К катушке подключен резистор сопротивлением R = 20 Ом. Определить ток и мощность, выделившуюся в резисторе, если сечение катушка S = 12 см2 и ее сопротивление Rк = 4 Ом.

 Решение: Определим ЭДС, наведенную в катушке:

  .

Зная сопротивление всей цепи R = 24 Ом, определим ток в катушке: I=U/R=4,8/24=0,2 A.

Мощность, выделившегося на резисторе, P = I2R=(0,2)2*20 = 0,8 Вт.

Через центр кольца с площадью поперечного сечения S = 1 см2, средним диаметром d=3см и число витков w = 100ропущен провод. Определить ЭДС, наведенную в нем, если магнитная проницаемость сердечника m = 3000, а ток I в обмотке кольца за t=0,03с изменился на 12 А.

Решение: ЭДС, наведенная в проводнике,  

Для ее определения необходимо найти значение взаимной индуктивности:

  Гн.

Тогда

Задача 3. Электрические цепи переменного тока.

Генератор переменного тока имеет частоту вращения 2800 об/мин. Определить частоту, период и угловую частоту электрического тока, если число пар полюсов генератор равно 6.

Решение: Частота электрического тока генератора Гц.

Период  c и угловая частота  1/с.

Мгновенные значения тока и напряжения потребителя:

i = 18 sin(785t - 300) A,

u = 210 sin785t B.

Определить амплитудные и действующие значения тока и напряжения, их начальные фазы. Построить векторную диаграмму для t = 0.

Решение: Амплитудные значения: Im = 18 A, Um = 210 B.

 Действующие значения:

Начальная фаза yI = -300, напряжения yи = 0.

На рисунке представлена векторная диаграмма для t = 0.

В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,6 Тл с частотой n = 1200 об/мин вращается прямоугольная рамка площадью S = 25 см2. Определить максимальную амплитуду наведенной в рамке ЭДС и записать закон изменения ЭДС по времени при условии, сто при t = 0 рамка параллельна линиям магнитной индукции.

Решение: Частота наведенной в рамке ЭДС

Магнитный поток, пронизывающий рамку,

Мгновенное значение ЭДС, наведенной в рамке:

Тогда амплитудное значение ЭДС при coswt = 1, т.е. φ = 00,

Em = wBS = 2*p20*0,6*25*10-4 = 0,188 В,


Явление электромагнитной индукции