Новая школа

Ниже представлен тест по теме «Магнитное поле. Электромагнитная индукция» для 11 класса. Тип вопросов: открытый. Всего 5 вопросов. В конце — примерный вариант ответов.

Тест

Магнитный поток через плоскость. Площадь поверхности S = 0.015 м² имеет нормаль, параллельную вектору B. Магнитная индукция B = 0.35 Тл образует угол θ = 60° с нормалью к поверхности. Найдите магнитный поток Φ через эту поверхность. Какой будет поток, если θ = 0°? Объясните зависимость Φ = B S cos θ.
Электромагнитная индукция в катушке. Катушка имеет N = 100 витков и площадь S = 0.0012 м². Магнитное поле через витки зависит от времени так, что dB/dt = 2 Тл/с и поле перпендикулярно виткам. Найдите мгновенную электродвижущую силу ε индукции и укажите направление тока (по правилу Ленца).
Закон Ленца на примере движущегося магнита. Кольцо (катушка) имеет N = 50 витков и площадь S = 0.002 м². Северный полюс магнита приближается к катушке. Опишите направление индуцированного тока в катушке (верхний вид: с какой стороны смотреть, куда направлен ток или дадите указание на направление по часовой/против часовой стрелки). Обоснуйте ответ с точки зрения закона Ленца.
Самоиндукция и энергия в элементе. Связь Φ и индуктивности: Φ = L I. Катушка имеет индуктивность L = 1.5 Генри. Ток в ней равен I = 3 А. Найдите: а) магнитный поток через катушку; б) энергия, запасённая в индуктивности, W = 1/2 L I².
Трансформатор и преобразование напряжения. Идеальный трансформатор с входом U1 = 120 В, количеством витков N1 = 300 на первичной обмотке и N2 = 50 на вторичной обмотке. Найдите выходное напряжение U2. При идеальном трансформаторе также укажите соотношение токов и какая энергия передаётся через обмотки (уточните принцип сохранения мощности).

Ответы

Φ = B S cos θ = 0.35 Тл × 0.015 м² × cos(60°) = 0.35 × 0.015 × 0.5 = 0.002625 Вебер (Вб). При θ = 0°: Φ = B S cos 0 = 0.35 × 0.015 × 1 = 0.00525 Вб. Зависимость: магнитный поток пропорционален косинусу угла между B и нормалью к поверхности, Φ = B S cos θ.
ЭДС индукции ε = -N dΦ/dt. Так как Φ = B S (при θ = 0°), dΦ/dt = S dB/dt. Тогда ε = -N S dB/dt = -(100) × (0.0012 м²) × (2 Тл/с) = -0.24 В. Модуль ε = 0.24 В. Направление тока определяется законом Ленца: индуцированный ток таков, чтобы противодействовать изменению потока; конкретное направление тока зависит от ориентации витков и направления роста B.
При приближении северного полюса магнита поток через катушку возрастает в той же ориентации. Индуцированный ток создаёт собственное поле, противодействующее росту внешнего. Значит направление тока таково, чтобы близкая к магиту поверхность стала северной. При виде со стороны магнита это обычно направление против часовой стрелки. (Обоснование: по правилу правой руки, чтобы создать поле, противоречащее росту потока, направление тока соответствует нужной ориентации магнитного момента.)
Φ = L I = 1.5 H × 3 A = 4.5 Вебер. Энергия W = 1/2 L I² = 0.5 × 1.5 × 9 = 6.75 Джоуля.
U2 = U1 × (N2/N1) = 120 В × (50/300) = 20 В. В идеальном трансформаторе мощность сохраняется: U1 I1 = U2 I2, следовательно I2 = I1 × (N1/N2) и I1 = I2 × (N2/N1). Пример: если на первичке текут I1, вторичное токовое значение будет I2 = I1 × (N1/N2) = I1 × (300/50) = 6 I1 (при том же сопротивлении нагрузки как условии). Это демонстрирует соотношение напряжений и токов в идеальном трансформаторе.

Бесплатный сервис «Учительская»

Тест на тему Контрольная работа по теме «Магнитное поле. Электромагнитная индукция»

Популярные тесты

Тест по географии для 7 класса

Тема: Южная Америка. Крупнейшие по территории и численности населения страны

Итог