Читайте также:
|
13.10.1. Какие вещества называются полупроводниками?
13.10.2 Какие частицы являются носителями тока в полупроводниках?
13.10.3. Что понимают под собственной проводимостью полупроводников?
13.10.4 От чего зависит собственная проводимость полупроводников?
13.10.5. Что понимают под примесной проводимостью полупроводников?
13.10.6. Как образуются полупроводники n-типа?
13.10.7. Какие носители электрического тока являются основными и какие неосновными для полупроводников n-типа?
13.10.8. Как образуются полупроводники p-типа?
13.10.9. Какие носители электрического тока являются основными и какие неосновными для полупроводников p-типа?
13.10.10. От чего зависит примесная проводимость полупроводников?
13.10.11. Что называется электронно-дырочным переходом (p – n-переходом)?
13.10.12. В чём состоит основное свойство p – n-перехода?
13.10.13. Что называется полупроводниковым диодом?
13.10.14. Нарисуйте вольт-амперную характеристику полупроводникового диода.
13.10.15. Какой полупроводниковый диод называют идеальным?
13.10.16. При комнатной температуре концентрация электронов собственной проводимости в германии равна 2,3·1013 см-3. Определите, какую часть составляют электроны проводимости от общего числа атомов? (5,3·10-10)
13.10.17. Доля ионизированных атомов кремния при некоторой температуре составляет 2,6·10-9%. Определите концентрацию электронов собственной проводимости, если при ионизации атома только один из его электронов становится электроном проводимости. (1,3·1012 см-3)
13.10.18. Каким должно быть процентное содержание (по массе) алюминия в кремнии, чтобы концентрация дырок в нем равнялась 4,5·1017 см-3? (0,88·10-3%)
13.10.19. Фоторезистор подсоединен последовательно к резистору сопротивлением 5,0 кОм. Получившаяся цепь замкнута на источник постоянного напряжения. Фоторезистор в темноте имеет сопротивление 25 кОм. Когда фоторезистор осветили, сила тока в цепи увеличилась в 4,0 раза. Во сколько раз уменьшилось сопротивление фоторезистора? (10)
13.10.20. Напряжение на зажимах цепи, состоящей из последовательно соединенных резистора с сопротивлением 1,2 кОм и термистора, равно 18 В. При комнатной температуре сила тока в цепи составляет 3,6 мА. Когда термистор опустили в горячую воду, сила тока в цепи увеличилась до 8,2 мА. Во сколько раз при этом уменьшилось сопротивление термистора? (1,8)
13.10.21. В электрическую цепь постоянного тока включены, как показано на рисунке, четыре резистора и идеальный диод. На какую величину изменится полное электрическое сопротивление этой цепи при изменении полярности напряжения на её зажимах? Сопротивления резисторов имеют следующие значения: R1 = 24 Ом, R2 = 52 Ом. (21 Ом)
13.10.22. В электрическую цепь постоянного тока включены, как показано на рисунке, три одинаковых резистора и два идеальных диода. Во сколько раз изменится полная тепловая мощность, выделяющаяся на резисторах этой цепи при изменении полярности постоянного напряжения на клеммах 1 и 2. (9)
13.10.23. В цепь постоянного электрического тока по мостовой схеме включены четыре резистора и идеальный диод. Напряжение на зажимах цепи равно 120 В, его полярность показана на рисунке. Определите величину силы тока через диод при указанной на рисунке полярности, если сопротивления резисторов имеют следующие величины: R1 = R4 = 3,2 кОм; R2 = R3 =1,8 кОм. (15 мА)
14. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
14.1. СИЛА АМПЕРА
14.1.1. В чем состоит магнитное взаимодействие токов?
14.1.2. Как определяется величина и направление индукции магнитного поля?
14.1.3. В каких единицах измеряется индукция магнитного поля?
14.1.4. Сформулируйте принцип суперпозиции для индукции магнитного поля.
14.1.5. Как определяется величина и направление силы Ампера, действующей на отрезок проводника с током со стороны магнитного поля?
14.1.6. Как определяется величина и направление магнитного момента контура с электрическим током?
14.1.7. В каких единицах измеряется магнитный момент контура с током?
14.1.8. Как определяется величина и направление момента сил, действующих на контур с током в однородном магнитном поле?
14.1.9. Два длинных прямолинейных проводника расположены параллельно на расстоянии 12 см друг от друга. Токи в проводниках текут в одном направлении. Каждый из проводников на расстоянии 15 см от него создает собственное магнитное поле с индукцией 60 мТл. Определите величину магнитной индукции в точке, отстоящей от каждого проводника на расстояние 12 см. (75 мТл)
14.1.10. На прямолинейный проводник с током длиной 50 см, расположенный перпендикулярно к однородному магнитному полю с индукцией величиной 20 мТл, действует сила, равная 0,15 Н. Найдите величину силы тока, протекающего в проводнике. (15 А)
14.1.11. Контур с током, имеющий форму прямоугольного треугольника, расположен в магнитном поле с индукцией величиной 0,32 Тл. Гипотенуза треугольника длиной 5,4 см перпендикулярна линиям индукции поля, которые лежат в плоскости треугольника. Больший катет треугольника имеет длину 4,2 см. Определите силу, действующую со стороны магнитного поля на меньший катет треугольника, если по контуру протекает электрический ток величиной 2,5 А. (17 мН)
14.1.12. Медный проводник с площадью поперечного сечения, равной 1,3 см2, расположен между полюсами постоянного магнита перпендикулярно вектору индукции магнитного поля. Если к концам проводника приложить электрическое напряжение величиной 8,5 В, то на него подействует сила Ампера, равная 5,4 Н. Определите величину индукции магнитного поля. (8,3 мТл)
14.1.13. Проводник с электрическим током величиной 5,0 А помещен в однородное магнитное поле с индукцией, равной 1,0 Тл. Угол между направлениями тока в проводнике и индукции магнитного поля равен 60º. Определите длину проводника, если поле действует на него с силой 2,0 Н. (0,46 м)
14.1.14. Определите силу, действующую на проводник длиной 20 см, помещенный в магнитное поле с индукцией величиной 1,5 Тл, если сила тока в проводнике равна 10 А, а направление тока в проводнике образует угол 30ºс направлением индукции магнитного поля. (1,5 Н)
14.1.15. На прямолинейный проводник длиной 45 см, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого равна 5,3 мТл, действует сила Ампера величиной 2,7 мН. Сила электрического тока в проводнике составляет 2,6 А. Какой угол составляет проводник с вектором индукции магнитного поля? (26º)
14.1.16. Прямолинейный проводник с током силой 200 мА помещен в однородное магнитное поле с индукцией 100 мТл. На проводник действует сила, равная 2,0 мН. Если угол между проводником и силовыми линиями поля изменить на 90º, то величина силы станет равной 5,0 мН. Какова длина проводника? (0,27 м)
14.1.17. Плоская прямоугольная проводящая рамка площадью 400 см2 помещена в однородное магнитное поле с индукцией 100 мТл так, что нормаль к рамке перпендикулярна линиям индукции. При какой силе тока, текущего в проводнике, на рамку будет действовать момент сил величиной 20 мН·м? (5,0 А)
14.1.18. Прямоугольная рамка со сторонами 65 и 82 см, по которой протекает электрический ток величиной 16 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,54 Тл. Определите момент сил Ампера, приложенных к сторонам рамки, если направление индукции магнитного поля составляет 30º с плоскостью рамки. (4,0 Н·м)
14.1.19. Проводник длиной 24 см, по которому протекает электрический ток величиной 8,3 А, расположен перпендикулярно силовым линиям однородного магнитного поля с индукцией 0,42 Тл. Какую работу совершает сила Ампера, если проводник переместить на 25 мм в направлении действия этой силы? (21 мДж)
14.1.20. Найдите мощность, затрачиваемую на перемещение прямолинейного проводника с электрическим током величиной 10 А со скоростью, равной 7,0 м/с, и направленной перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 1,4 Тл. Длина проводника составляет 30 см. (29 Вт)
14.1.21. Проводник длиной 58 см, прикрепленный с помощью изолятора к пружине жесткостью 75 Н/м, может скользить по горизонтальным стержням проводящего контура. В контуре поддерживается электрический ток величиной 3,6 А. При включении однородного магнитного поля, перпендикулярного плоскости контура, пружина растянулась на 1,8 см. Определите величину индукции магнитного поля. (0,32 Тл)
14.1.22. Горизонтальные рельсы, расположенные на расстоянии 1,5 м друг от друга, находятся в однородном магнитном поле, индукция которого направлена вертикально. На рельсах перпендикулярно к ним лежит железный стержень массой 2,0 кг. Какой ток нужно пропустить по стержню, чтобы он начал двигаться? Индукция поля составляет 100 мТл, коэффициент трения равен 0,30. (39 А)
14.1.23. Горизонтальные рельсы находятся на расстоянии 30 см друг от друга. На рельсах перпендикулярно к ним лежит стержень. Какой должна быть индукция магнитного поля, чтобы стержень начал двигаться, если по нему пропускают электрический ток силой 50 А? Масса стержня равна 500 г, а коэффициент трения стержня о рельсы имеет величину 0,20. Вектор магнитной индукции лежит в вертикальной плоскости, перпендикулярной рельсам, и направлен под углом 30º к стержню. (0,13 Тл)
14.1.24. Проводник массой 200 г и длиной 60 см лежит на горизонтальных рельсах перпендикулярно к ним. В пространстве создано однородное параллельное рельсам магнитное поле индукцией 100 мТл. При пропускании по проводнику тока 20 А для того, чтобы его сдвинуть, требуется приложить горизонтальную силу 0,50 Н. При изменении направления тока в проводнике величина требуемой силы возрастает. Определите новое значение этой силы. (2,1 Н)
14.1.25. Электромагнитный ускоритель представляет собой два направляющих рельса, расположенных в горизонтальной плоскости на расстоянии 24 см друг от друга. Перпендикулярно к ним может скользить с пренебрежимо малым трением металлическая перемычка массой 0,35 кг. Однородное магнитное поле с индукцией 0,72 Тл направлено вертикально вверх. Определите величину силы электрического тока, который необходимо поддерживать в перемычке, чтобы она, пройдя путь 3,2 м, приобрела скорость 12 м/с. (46 А)
14.1.26. Два неподвижных проводящих параллельных стержня, находящихся на расстоянии 1,0 м друг от друга в горизонтальной плоскости, помещены в однородное магнитное поле, индукция которого равна 100 мТл и направлена вертикально. На стержнях перпендикулярно к ним лежит проводящая перемычка массой 500 г, которая может без нарушения электрического контакта скользить, оставаясь перпендикулярной к стержням. Определите, с каким ускорением начинает движение перемычка, если по ней течет ток 50 А, а коэффициент трения скольжения между перемычкой и стержнями равен 0,20. (8,0 м/с2)
14.1.27. Прямолинейный проводник длиной 1,8 м подвешен горизонтально на двух тонких нитях перпендикулярно горизонтальному однородному магнитному полю с индукцией 0,26 Тл. На сколько изменится натяжение каждой из нитей, если по проводнику пропустить электрический ток силой 15 А? (3,5 Н)
14.1.28. Между полюсами электромагнита в горизонтальном магнитном поле находится прямолинейный проводник, расположенный в горизонтальной плоскости перпендикулярно магнитному полю. Какой ток должен проходить через проводник, чтобы уничтожить натяжение в поддерживающих его гибких проводах. Индукция магнитного поля равна 10 мТл, масса единицы длины проводника имеет величину 10 г/м? (9,8 А)
14.1.29. Прямой проводник длиной 42 см и массой 56 г подвешен горизонтально на двух тонких невесомых нитях в однородном магнитном поле, индукция которого величиной 64 мТл направлена горизонтально и перпендикулярно проводнику. Нити обрываются, если через проводник пропустить электрический ток, минимальная сила которого равна 13 А. Определите силу натяжения, при которой наступает разрыв каждой нити. (0,45 Н)
14.1.30. Прямолинейный проводящий стержень массой 120 г и длиной 40 см подвешен горизонтально на двух одинаковых вертикальных пружинах из диэлектрика в однородном горизонтальном магнитном поле, перпендикулярном стержню. Через стержень пропускают электрический ток силой 28 А, при этом растяжение каждой пружины становится в 3,2 раза больше, чем в отсутствие тока. Определите величину индукции магнитного поля. (0,23 Тл)
14.1.31. Из куска медной проволоки длиной 30 см и массой 60 г изготовили контур, имеющий форму правильного шестиугольника. Расположив контур вертикально, его поместили в горизонтальное однородное магнитное поле с индукцией 500 мТл так, чтобы верхняя половина контура оказалась в поле, а нижняя – вне его. Причем верхняя и нижняя стороны шестиугольника ориентированы горизонтально. При каком значении силы тока в контуре он зависает в воздухе, если индукция магнитного поля перпендикулярна к плоскости контура? (12 А)
14.1.32. Между полюсами магнита на двух тонких вертикальных проволочках подвешен горизонтальный линейный проводник массой 10 г и длиной 20 см. Индукция однородного магнитного поля направлена вертикально и равна 0,25 Тл. Весь проводник находится в магнитном поле. На какой угол от вертикали отклонятся проволочки, поддерживающие проводник, если по нему пропустить ток силой 2,0 А? Массами проволочек пренебречь. (46º)
14.1.33. По прямому горизонтальному проводнику длиной 1,5 м и с площадью поперечного сечения 23 мм2, который подвешен горизонтально с помощью двух вертикальных невесомых пружинок жесткостью 140 Н/м, течет электрический ток силой 13 А. При появлении вертикального однородного магнитного поля с индукцией 0,19 Тл проводник с пружинками отклоняется от вертикали на некоторый угол. При этом абсолютное удлинение каждой из пружинок составляет 17 мм. Определите плотность материала проводника. (8,8·103 кг/м3)
14.1.34. Металлический стержень массой 48 г и длиной 24 см подвешен на двух невесомых проводах длиной 12 см в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией 0,75 Тл. На какой максимальный угол отклонятся от вертикали поддерживающие стержень провода, если по нему пропустить короткий импульс тока величиной 45 А и длительностью 4,6 мс? (42º)
14.1.35. По неподвижной непроводящей наклонной плоскости движется вверх медный проводник квадратного сечения с током, направление которого показано на рисунке. Определите, при какой плотности тока движение проводника будет равномерным, если угол наклона плоскости к горизонту составляет 30º, коэффициент трения проводник о плоскость равен 0,289. Движение проводника происходит в однородном магнитном поле с индукцией 0,928 Тл, силовые линии которого направлены вертикально вверх. (100 кА/м2)
14.1.36. По жёсткому проволочному кольцу диаметром 10 см и площадью поперечного сечения 5,0 мм2 течёт электрический ток силой 5,0 А. Плоскость кольца перпендикулярна однородному магнитному полю с индукцией 1,0 Тл. Определите механическое напряжение в проволоке. (50 кН/м2)
14.1.37. Проволочное кольцо радиусом 50 см, по которому течёт электрический ток силой 20 А, равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 100 мТл. Ось вращения перпендикулярна плоскости кольца и проходит через его центр. Линии индукции параллельны оси вращения. На сколько изменится сила натяжения проволоки, из которой сделано кольцо, если при той же скорости его вращения и неизменной величине силы тока поменять направление индукции магнитного поля на противоположное? (2,0 H)
14.2. СИЛА ЛОРЕНЦА
14.2.1. Как определяется величина и направление силы Лоренца, действующей на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля?
14.2.2. По каким траекториям может двигаться заряженная частица в однородном магнитном поле?
14.2.3. Выведите формулу для радиуса траектории заряженной частицы в однородном магнитном поле.
14.2.4. Выведите формулу для периода и угловой скорости обращения заряженной частицы в однородном магнитном поле.
14.2.5. Выведите формулу для шага винтовой линии, по которой движется заряженная частица в однородном магнитном поле.
14.2.6. Какую мощность развивает сила Лоренца, действующая на заряженную частицу со стороны магнитного поля?
14.2.7. Двухзарядный ион влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции величиной 15 мТл со скоростью, равной 23 км/с. Определите силу, действующую на ион со стороны магнитного поля. (0,11 фН)
14.2.8. Электрон описал окружность радиусом 1,0 см в однородном магнитном поле с индукцией 5,0 мТл. Определите скорость электрона. (8,8 Mм/c)
14.2.9. Протон движется по окружности радиусом 7,7 см в однородном магнитном поле с индукцией величиной 0,46 Тл. Определите силу, действующую на протон со стороны магнитного поля. (0,25 пН)
14.2.10. Микроскопическая частица массой 1,2 нг, несущая электрический заряд 6,5 мкКл, влетает со скоростью 430 м/с в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции величиной 0,27 Тл. Какой путь пройдет частица к тому моменту, когда вектор её скорости повернется на угол 5,2º относительно первоначального направления? (27 мм)
14.2.11. Двухзарядный ион кальция Са2+ влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции. Определите величину индукции магнитного поля, если вектор скорости иона поворачивается в магнитном поле на угол 90º за время, равное 0,88 мкс? (0,37 Тл)
14.2.12. Электрон влетает в однородное магнитное поле, индукция которого равна 100 мкТл и направлена перпендикулярно скорости электрона. Какова угловая скорость движения электрона в магнитном поле? (1,8·107 рад/с)
14.2.13. Протон вращается вокруг направляющего однородного магнитного поля с индукцией, равной 26 мТл, перпендикулярно линиям магнитной индукции. За какое время протон совершит тысячу оборотов? (2,5 мс)
14.2.14. Электрон, обладающий импульсом 6,4·10-23 кг∙м/с, движется по окружности в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл. Определите радиус этой окружности. (2,0 cм)
14.2.15. Электрон и альфа-частица движутся по окружностям в однородном магнитном поле. Во сколько раз частота обращения электрона больше, чем частота обращения альфа-частицы? (3,6·103)
14.2.16. Найдите кинетическую энергию протона, движущегося по дуге окружности радиусом 60 см в однородном магнитном поле с индукцией 1,0 Тл. (2,8 пДж)
14.2.17. Электрон влетает в однородное магнитное поле в направлении, перпендикулярном линиям его индукции, имея кинетическую энергию 0,38 фДж. Определите величину магнитной индукции, если радиус кривизны траектории электрона в магнитном поле равен 2,9 мм. (57 мТл)
14.2.18. Заряженная частица движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом 7,4 мм. Сила, действующая на частицу со стороны магнитного поля, равна 0,35 пН. Определите кинетическую энергию движущейся частицы. (1,3 фДж)
14.2.19. Протон, ускоренный разностью потенциалов 13,2 кВ, влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Радиус окружности, по которой движется протон, равен 5,46 см. Определите индукцию магнитного поля. (166 мТл)
14.2.20. Пройдя разность потенциалов 2,0 кВ, частица влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно его индукции величиной 150 мкТл и движется по дуге окружности радиусом 1,0 м. Найдите отношение модуля электрического заряда частицы к её массе. (1,78·1011 Kл/кг)
14.2.21. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям его индукции влетает альфа-частица, прошедшая разность потенциалов 500 В. Найдите радиус окружности, по которой движется частица, действующую на неё силу и период её обращения. Индукция магнитного поля равна 100 мТл. (46 мм; 7,0·10 –15 Н; 1,3 мкс)
14.2.22. Частица, обладающая элементарным электрическим зарядом, влетает в однородное магнитное поле с индукцией 100 мТл под углом 30º к линиям индукции и движется по винтовой линии с радиусом 2,0 см. Определите импульс частицы. (6,4·10 –22 кг·м/с)
14.2.23. Электрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью 560 км/с, составляющей с направлением индукции магнитного поля угол 60º. При какой величине индукции магнитного поля шаг винтовой линии, по которой движется электрон, составляет 100 мкм? (100 мТл)
14.2.24. Протон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 100 мТл со скоростью 100 км/с под углом 60º к линиям индукции поля. Найдите шаг винтовой линии, по которой он будет двигаться. (33 мм)
14.2.25. Электрон движется в магнитном поле, индукция которого имеет величину 2,0 мТл, по винтовой линии радиусом 2,0 см и с шагом, равным 5,0 см. Определите скорость электрона. (7,6 Mм/c)
14.2.26. Тело с зарядом 1,0 мКл и массой 1,0 г начинает скользить по наклонной плоскости с углом наклона 60º во внешнем однородном магнитном поле с индукцией 1,0 Тл. Однородное магнитное поле направлено так, что сила нормальной реакции опоры 
, магнитная индукция 
и скорость тела 
перпендикулярны друг другу и образуют правую тройку векторов (как оси x, y, z прямоугольной системы координат). Вычислите установившуюся скорость скольжения тела, если его коэффициент трения скольжения тела по наклонной плоскости имеет величину 0,10. (84 м/с)
14.2.27. В направлении вертикально вниз создано однородное магнитное поле, индукция которого имеет величину 1,0 Тл. Шарик массой 1,0 мг с зарядом 1,0 мКл, подвешенный на нити длиной 10 см, движется в горизонтальной плоскости по окружности в направлении часовой стрелки так, что нить составляет угол 45º с вертикалью. Найдите величину скорости шарика. (1,0 cм/c)
14.2.28. Протон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 400 мТл перпендикулярно вектору магнитной индукции. Определите, какова максимальная глубина проникновения протона в область магнитного поля, если его кинетическая энергия равна 0,16 пДж. (0,72 м)
14.2.29. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией величиной B = 100 мкТл и скоростью V = 1000 км/с, направленной перпендикулярно линиям магнитной индукции. Ширина области пространства, занятого магнитным полем, равняется l = 3,0 см. Найдите модуль приращения импульса электрона при его пролёте через магнитное поле. (5,0·10 –25 кг∙м/с)
14.2.30. Первоначально покоившийся электрон проходит разность потенциалов 1,0 кВ и влетает в область магнитного поля шириной 1,0 cм. Скорость электрона в момент влёта перпендикулярна как линиям индукции поля, так и границам области. Под каким углом к границе области поля вылетит электрон, если индукция магнитного поля имеет величину 5,0 мТл? (62º)
14.2.31. Разность потенциалов между катодом и анодом в кинескопе составляет 16 кВ. Отклонение электронного луча при горизонтальной развертке осуществляется слоем однородного вертикального магнитного поля шириной 2,8 см. Электроны влетают в магнитное поле перпендикулярно границам слоя и линиям магнитной индукции. Какой должна быть величина магнитной индукции для отклонения электронного луча на угол 30º? (7,6 мТл)
14.2.32. Электронно-лучевую трубку с отключенной отклоняющей системой помещают в однородное магнитное поле, перпендикулярное скорости движения электронов. При этом след пучка электронов на экране смещается на 2,0 см. Какова скорость электронов, если индукция магнитного поля имеет величину 25 мкТл, а расстояние от точки выхода пучка из электронной пушки до экрана равно 14 см? Магнитное поле возбуждено во всей области движения пучка. (2,2 Мм/с)
14.2.33. Однородное магнитное поле с индукцией 1,2 Тл, направленное по оси z, заполняет полупространство y>0. Электрон, обладающий в области y<0 скоростью с компонентами Vx = 100 км/с, Vy = 200 км/с, Vz = 0, влетает в магнитное поле и через некоторое время вылетает из него. Найдите расстояние между точками входа и выхода. (1,9 мкм).
1.4.2.34. Однородное магнитное поле с индукцией 1,0 Тл направлено по оси z и заполняет область пространства, которая образована пересечением двух областей: y>0 и y<kx, где k=0,8. Электрон, движущийся в плоскости XOY вдоль прямой x0=0,1 мм из области y<0, влетает в магнитное поле и, коснувшись второй границы области, возвращается обратно. Вычислите скорость электрона. (6,8·106 м/с)
1.4.2.35. В области y>0 индукция однородного магнитного поля равна 10 мТл, а в области y<0 она составляет 20 мТл, причем векторы магнитного поля направлены по оси z. Протон стартует из начала координат со скоростью 1,0 км/с, направленной по оси y. В дальнейшем частица смещается (дрейфует) вдоль оси x. Вычислите скорость этого дрейфа. (210 м/с)
14.2.36. Плоская граница O1O2 разделяет области I и II
с однородными магнитными полями B1 = 10 мТл и В2 = 20 мТл противоположного направления. Положительно заряженная частица с удельным зарядом 1,76·1011 Кл/кг влетает в область I, имея скорость 
, составляющую угол α = 60º с границей О1О2. Через какие последовательные промежутки времени частица будет снова пересекать границу О1О2, влетая в область I? (3,6 нс)
14.2.37. В некоторой области пространства созданы однородные постоянные магнитное и электрическое поля 300 мТл и 300 кВ/м соответственно. Перпендикулярно обоим полям движется протон, не отклоняясь от прямолинейной траектории. Найдите скорость его движения. (1000 км/с)
14.2.38. Электрон влетает в область пространства, в которой существуют однородные поля: электрическое с напряжённостью 320 кВ/м и магнитное с индукцией 0,27 Тл, скрещенные под углом 60º. Определите равнодействующую сил, действующих на электрон в тот момент, когда его скорость имеет величину 1,4·106 м/c и направлена перпендикулярно электрическому полю. Вектор скорости электрона лежит в одной плоскости с вектором напряжённости электрического поля и вектором индукции магнитного поля. (73 фН)
14.2.39. Электрон движется по окружности радиусом 12 см в однородном магнитном поле с индукцией 0,35 мТл. Параллельно магнитному полю возбуждают однородное электрическое поле с напряжённостью 280 В/м. За какой промежуток времени кинетическая энергия электрона возрастает в 3,0 раза? (21 мкс)
14.2.40. Проводящая жидкость течет по трубе. Для измерения скорости её течения трубу помещают в однородное магнитное поле с индукцией 26 мТл, причем линии магнитного поля направлены перпендикулярно оси трубы. Два плоских электрода закрепляют внутри трубы параллельно её оси и линиям магнитной индукции. При расстоянии между электродами 1,8 см на них образуется разность потенциалов 1,4 мВ. Определите скорость течения жидкости. (3,0 м/с)
14.2.41. Длинный проводник прямоугольного сечения с размерами b = 1,4 см и d = 3,0 мм помещен в однородное магнитное поле, индукция которого направлена вдоль меньшего ребра b. При пропускании по проводнику тока величиной 27 А между горизонтальными поверхностями проводника появляется напряжение U = 68 нВ. Определите индукцию магнитного поля, если концентрация электронов проводимости в проводнике равна 8,4·1028 м-3. (0,47 Тл)
14.2.42. Однородная металлическая пластина с электрическим током помешена в однородное и перпендикулярное линиям тока магнитное поле с индукцией B = 100 мТл. Определите угол между линиями тока и напряжённости результирующего электрического поля в пластине, если её удельное сопротивление имеет величину 17 нОм∙м, а концентрация носителей тока равна 1,0·1023 см-3. (0,37 мрад)
14.3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
14.3.1. Что называется потоком магнитной индукции (магнитным потоком)?
14.3.2. В каких единицах измеряется магнитный поток?
14.3.3. В чем состоит явление электромагнитной индукции?
14.3.4. По каким причинам может измениться магнитный поток, пронизывающий контур?
14.3.5. Сформулируйте закон электромагнитной индукции Фарадея.
14.3.6. Какая сила выступает в качестве сторонней при возникновении ЭДС в проводящем контуре, пронизываемом переменным во времени магнитным полем?
14.3.7. Чем вихревое электрическое поле отличается от электростатического?
14.3.8. Как вычислить величину индукционного тока в контуре, содержащем произвольное число витков?
14.3.9. Как вычислить величину заряда, прошедшего через контур при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур?
14.3.10. Сформулируйте правило Ленца. В чем его физический смысл?
14.3.11. Плоская квадратная рамка со стороной 8,0 см, состоящая из 15 витков проволоки, помещена в однородное магнитное поле, индукция которого имеет величину 0,25 Тл, а направление составляет угол 30º с нормалью к плоскости рамки. Определите потокосцепление, пронизывающего рамку магнитного поля. (210 Вб)
14.3.12. Найдите магнитный поток, пересекаемый за время 100 с плоским диском при его вращении с частотой 5,0 Гц. Радиус диска равен 12 см, индукция магнитного поля имеет величину 1,2 Тл. Магнитное поле перпендикулярно плоскости диска и параллельно оси вращения диска. (27 Вб)
14.3.13. Круглая рамка площадью 100 см2 равномерно вращается вокруг своего диаметра в однородном магнитном поле с индукцией 100 мТл. Определите наибольшее приращение магнитного потока, пронизывающего плоскость рамки при её вращении, если вектор магнитной индукции перпендикулярен оси вращения. (2,0 мВб)
14.3.14. Проводящее кольцо находится в переменном магнитном поле. Пронизывающий кольцо магнитный поток равномерно уменьшается на 5,8 мВб за каждые 2,0 с. Чему равна возникающая в кольце ЭДС индукции? (2,9 мВ)
14.3.15. Виток площадью 20 см2 расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции однородного магнитного поля. Какая ЭДС наводится в витке, если магнитная индукция равномерно убывает от 0,5 до 0,1 Тл за время, равное 0,05 с? (16 мВ)
14.3.16. Металлическое кольцо, радиус которого равен 4,8 см, расположено в магнитном поле с индукцией величиной 1,2 Тл перпендикулярно его силовым линиям. Какая средняя ЭДС возникает в кольце при удалении его из поля за время, равное 2,5 с? (3,5 мВ)
14.3.17. Магнитный поток, пронизывающий каждый виток соленоида, равномерно уменьшается со скоростью 56 мВб/с. Какая ЭДС возникает в соленоиде, если он содержит 250 витков проволоки? (14 В)
14.3.18. Катушка диаметром 40 см находится в переменном магнитном поле. При изменении индукции магнитного поля на 127 мТл в течение 2,0 мс в катушке возбуждается ЭДС 200 В. Сколько витков проволоки имеет катушка? (25)
14.3.19. Проводящая квадратная рамка со стороной 7,5 см помещена в однородное магнитное поле, вектор индукции которого составляет угол 60º с плоскостью рамки. Определите величину индукции магнитного поля, если известно, что при его равномерном исчезновении за время, равное 15 мс, в рамке индуцируется ЭДС величиной 8,5 мВ. (26 мТл)
14.3.20. Квадратную рамку, изготовленную из проволоки длиной 1,0 м, помещают в однородное магнитное поле, индукция которого изменяется в зависимости от времени по закону В = а·t, где а = 1,0 мТл/с. Угол между силовыми линиями магнитного поля и плоскостью рамки составляет 60º. Вычислите величину ЭДС, индуцированной в рамке. (54 мкВ)
14.3.21. Из двух одинаковых кусков проволоки изготовлены два контура – круглый и квадратный. Оба контура размещают перпендикулярно силовым линиям однородного магнитного поля, равномерно изменяющегося во времени. При этом в круговом контуре течет постоянный индукционный ток величиной 0,48 А. Какой индукционный ток будет протекать в квадратном контуре? (0,38 А)
14.3.22. Медная проволока диаметром 2,0 мм согнута в кольцо радиусом 10 см, которое помещено в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости кольца. С какой скоростью должна изменяться во времени магнитная индукция, чтобы индукционный ток в кольце равнялся 10 А? (1,1 Тл/с)
14.3.23. Обмотка катушки, содержащая 75 витков проволоки, присоединена к амперметру. Электрическое сопротивление всей цепи равно 8,2 Ом. При помещении катушки в равномерно изменяющееся однородное магнитное поле амперметр фиксирует наличие индукционного тока величиной 1,2 мА. На какую величину изменяется за 2,0 с магнитный поток, пронизывающий каждый виток катушки? (0,26 мВб)
14.3.24. Виток проволоки, имеющий площадь 100 см2, разрезан в некоторой точке, и в разрез включен конденсатор емкостью 10 мкФ. Виток помещен в однородное магнитное поле, линии которого перпендикулярны плоскости витка. Индукция магнитного поля равномерно возрастает со скоростью 5 мТл/с. Определите заряд конденсатора. (0,5 нКл)
14.3.25. Проволочный квадратный виток, имеющий площадь 100 см2, разрезан, и в разрез включен конденсатор емкостью 10 мкФ. Величина индукции магнитного поля, пронизывающего виток, равномерно в течение 5,0 с возрастает от нуля до 25 мТл, причем магнитные линии направлены под углом 45º к плоскости витка. Определите, какой наибольший заряд возникает на конденсаторе? (0,35 нКл)
14.3.26. В однородном магнитном поле, индукция которого составляет 1,0 Тл, находится плоский проводящий виток площадью 100 см2, расположенный перпендикулярно магнитным линиям поля. Сопротивление витка равно 200 мОм. Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка, если поле исчезнет? (50 мКл)
14.3.27. Плоский проводящий контур площадью 16 см2 и с электрическим сопротивлением 2,8 Ом находится в однородном магнитном поле. За некоторое время проекция вектора магнитной индукции на направление нормали к плоскости контура равномерно изменяется и достигает величины 0,47 Тл. При этом по контуру проходит электрический заряд 0,39 мКл. Определите начальное значение проекции индукции магнитного поля на то же направление нормали. (- 0,21 Тл)
14.3.28. Проволочное кольцо радиусом 14 см с электрическим сопротивлением, равным 86 мОм, помещено в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости кольца. Величина магнитной индукции изменяется с течением времени, как показано на рисунке, где B0 = 34 мТл; t1 = 2,0 c, t2 = 3,0 c, t3 = 4,0 c. Какой электрический заряд пройдет через поперечное сечение кольца за время от нуля до t3? (12 мКл)
14.3.29. Однослойная катушка площадью 100 см2, содержащая 10 витков проволоки, помещена в однородное магнитное поле с индукцией 800 мТл перпендикулярно линиям магнитной индукции. Найдите электрический заряд, который проходит по катушке, если магнитное поле выключить. Сопротивление катушки равно 5,0 Ом. (16 мКл)
14.3.30. Виток проволоки, имеющий площадь 100 см2, помещен в магнитное поле, направленное под углом 60º к плоскости витка и изменяющееся со скоростью 5,0 мТл/с. Какой заряд пройдет через поперечное сечение проволоки за 10 с? Сопротивление витка равно 100 мОм. (4,3 мКл)
14.3.31. Катушка датчика магнитного поля изготовлена из медного провода диаметром 200 мкм. Радиус катушки равен 1,0 см. Датчик определяет индукцию магнитного поля по заряду, который проходит через катушку, замкнутую на гальванометр, когда магнитное поле включают или выключают так, что ось катушки совпадает с направлением поля. Определите индукцию магнитного поля, если через гальванометр прошел заряд 10 мкКл. (1,1 мТл)
14.3.32. Датчик магнитного поля представляет собой катушку радиусом 1,0 см из 10 витков проволоки, имеющей электрическое сопротивление 100 мОм. Определите индукцию магнитного поля, если при его включении так, что ось катушки совпадает с направлением магнитных линий, через гальванометр проходит электрический заряд 314 мкКл. (10 мТл)
14.3.33. Проволочное кольцо с электрическим сопротивлением, равным 56 Ом, помещено в магнитное поле, перпендикулярное плоскости кольца. За пределами кольца магнитное поле отсутствует. Какую силу тока покажет амперметр с внутренним сопротивлением 3,0 Ом, подключенный к точкам 1 и 2, которые делят длину кольца в отношении 1 к 6? Магнитный поток, пронизывающий кольцо, равномерно изменяется со скоростью 270 мВб/с. (3,9 мА)
14.3.34. Проволочное кольцо с электрическим сопротивлением, равным 25 Ом, помещено в магнитное поле, перпендикулярное плоскости кольца. За пределами кольца магнитное поле отсутствует. Какое напряжение покажет вольтметр с внутренним сопротивлением величиной 200 Ом, подключенный к точкам 1 и 2, которые делят длину кольца в отношении 1 к 4? Магнитный поток через кольцо равномерно изменяется со скоростью 180 мВб/c. (35 мВ)
14.3.35. Концы проволочной катушки из 1000 витков радиусом 5,0 см замкнуты накоротко. Электрическое сопротивление катушки имеет величину 100 Ом. С какой скоростью должна изменяться индукция магнитного поля, перпендикулярного плоскости катушки, чтобы в ней выделялась тепловая мощность 100 мВт? (400 мТл/с)
14.3.36. Короткозамкнутая катушка, состоящая из 1000 витков проволоки, помещена в однородное магнитное поле, силовые линии которого направлены вдоль оси катушки. Площадь поперечного сечения катушки равна 40 см2, ее электрическое сопротивление составляет 160 Ом. Найдите тепловую мощность, выделяющуюся в катушке, если индукция магнитного поля изменяется во времени с постоянной скоростью 1,0 мТл/с. (0,1 мкВт)
14.3.37. Кольцо из тонкой проволоки с сопротивлением, равным 32 мОм, находится в магнитном поле. Найдите начальное значение магнитного потока, пронизывающего кольцо, если при равномерном уменьшении магнитного поля до нуля в течение 2,5 с в кольце выделилось количество теплоты, равное 18 мкДж. (1,2 мВб)
14.3.38. Замкнутый плоский проволочный контур, имеющий электрическое сопротивление 46 Ом, помещен в магнитное поле, индукция которого изменяется с
течением времени по линейному закону. За некоторый интервал времени по контуру
прошел заряд 78 мКл и в контуре выделилось количество теплоты 0,83 Дж. Найдите этот интервал времени. (0,34 с)
14.3.39. Проволочное кольцо диаметром 5,0 см помещено в переменное магнитное поле, перпендикулярное его плоскости. Магнитная индукция линейно нарастает за время 2,0 с от нуля до величины 1,0 Тл, а затем линейно убывает до нуля за время 3,0 с. Какое количество теплоты выделится при этом в кольце, если его электрическое сопротивление равно 10 мОм? (0,32 мДж)
14.3.40. Замкнутый виток изолированного медного провода изогнут в виде восьмерки с радиусами петель 1,0 и 3,0 см, и находится в однородном магнитном поле с индукцией 10 мТл, перпендикулярном плоскости витка. Магнитное поле убывает с постоянной скоростью до нуля за время 1,0 мс. Какое количество тепла выделится в проводнике за все время протекания в нем индукционного тока, если диаметр проводника равен 1,0 мм? Учтите, что у задачи есть два решения в зависимости от того, пересекаются или нет части провода при образовании петель восьмерки. (180 мкДж; 120 мкДж)
Дата добавления: 2015-07-25; просмотров: 556 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ВАКУУМЕ И ГАЗАХ | | | ЭДС В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ |