Магнітне поле, електромагнітна індукція

Другий рівень

1. В електричному колі (рис. 1) лампи 1 і 2 однакові, електричні опори R котушки та резистора теж однакові. Індуктивність L котушки вважайте великою. Ключ замикають, а через хвилину розмикають. Визначте правильне твердження щодо описаного випадку.

Розв’язання. Після замикання ключа сила струму в усіх елементах кола зростає. При цьому в котушці виникає ЕРС самоіндукції, яка перешкоджає швидкому зростанню струму в котушці (і, відповідно, в лампі 1). Тому лампа 1 спалахує пізніше за лампу 2. Коли сила струму встановлюється та перестає зростати, обидві лампи світять однаково яскраво. Якщо тепер розімкнути ключ, джерело струму від’єднується від ламп, котушки та резистора. Проте сила струму в котушці не може миттєво зменшитися до нуля через виникнення ЕРС самоіндукції при зменшенні сили струму. Струм тече в послідовному замкненому колі, яке складається з обох ламп, котушки та резистора (рис. 2). Отже, лампи погаснуть не відразу після розмикання ключа, але погаснуть одночасно.

Правильна відповідь Г.

2. Під час зміни магнітного поля в циліндричному залізному осерді радіусом см у кожному витку намотаної на осердя котушки виникає ЕРС індукції В. Визначте (у В/м) напруженість вихрового електричного поля у витках котушки, вважаючи, що .

Розв’язання. За умовою вихрове електричне поле при переміщенні заряду q уздовж одного витка котушки виконує роботу . З іншого боку, це робота. Звідси . Отже, В/м

Відповідь: 10.

3. Надпровідне кільце, струм у якому відсутній, розташоване в магнітному полі електромагніта. Магнітний потік через кільце мВб. Визначте (у мілівеберах), яким стане магнітний потік Φ через кільце після вимкнення електромагніту.

Розв’язання. Під час зменшення зовнішнього магнітного поля виникає вихрове електричне поле, яке спричиняє індукційний струм у кільці. У надпровідному кільці цей струм не загасатиме та створюватиме магнітне поле і, відповідно, магнітний потік через кільце. Із закону електромагнітної індукції та закону Ома для повного кола випливає, що . Оскільки для надпровідника опір R → 0, отримуємо , тобто Φ = const.

Отже, Φ = Ф₀. Струм у кільці створюватиме такий самий магнітний потік, який до того створювався електромагнітом.

Відповідь: 6,3.

З більш детальною інформацією ви зможете ознайомитись у навчально-практичному посібнику:

І. М. Гельфгат. Повний курс шкільної фізики в тестах. — Х.: Вид-во «Ранок», 2013. — 384 с.