1. Бесконечно длинный провод образует круговую петлю касательно к проводу. По проводу идет ток силой I=5 А. Найти радиус петли R. Индукция магнитного поля в центре круга B=5,2·10-5 Тл. 2. Сколько витков должна содержать катушка с диаметром витка D=5 см, чтобы при равномерном уменьшении магнитной индукции от B1=0,4 Тл до B2=0,1 Тл в течение Δt=2 мс в ней возбуждалась ЭДС индукции εi=8 В? 3. Электрон ускоряется однородным электрическим полем, напряженность которого E=1,6 кВ/м. Пройдя в электрическом поле некоторый путь, он влетает в однородное магнитное поле и начинает двигаться по окружности радиусом R=2 мм. Какой путь прошел электрон в электрическом поле? Индукция магнитного поля B=0,03 Тл. Начальная скорость электрона v0=0. 4. В магнитное поле, изменяющееся вдоль оси OX по закону B=B0-kx, где k=2 мТл/м, помещен круглый проволочный виток диаметром d=2 м так, что его плоскость перпендикулярна линиям индукции магнитного поля. Определить изменение магнитного потока через виток при его перемещении из точки с координатой x1=3 м в точку с координатой x2=8 м. 5. Катушка сопротивлением R=20 Ом и индуктивностью L=10-2 Гн находится в переменном магнитном поле. Когда создаваемый этим полем магнитный поток увеличивается на ΔФ=10-3 Вб, сила тока в катушке возрастает на ΔI=0,05 А. Какой заряд проходит за это время по катушке?
Из закона Био-Савара получаем, что магнитное поле на оси кольца равно: B = μ₀I / (2R) где μ₀ - магнитная постоянная, I - сила тока, R - радиус петли. Из данного нам значения магнитного поля B = 5,2·10^-5 Тл, подставляем значение силы тока I = 5 А и находим радиус петли R: 5,2·10^-5 = (4π·10^-7 5) / (2R) R = (4π·10^-7 5) / (2 * 5,2·10^-5) R = 1,53 м
Индукцию магнитного поля можно выразить через магнитный поток: B = ΔФ / (S Δt) ΔФ = εi = L ΔI / Δt L = (B2 - B1) S / εi L = (0,1 - 0,4) (π(D/2)^2) / 8 L = -(0,3) 0,001963495 / 8 L = -7,06·10^-4 Гн N = L / (μ₀ S) N = -7,06·10^-4 / (4π·10^-7 (π*(D/2)^2)) N = -1,13·10^6 витков
Электрон движется по окружности под действием магнитного поля, значит центростремительное ускорение равно ускорению электрона в электрическом поле. Из равенства сил получаем: m a = e E m (v^2 / R) = m a v^2 = e E R / m v = √(e E R / m) Теперь можем найти путь, который прошел электрон в электрическом поле: S = v t = √(e E R / m) t
Из закона Био-Савара получаем, что магнитное поле на оси кольца равно:
B = μ₀I / (2R)
где μ₀ - магнитная постоянная, I - сила тока, R - радиус петли.
Из данного нам значения магнитного поля B = 5,2·10^-5 Тл, подставляем значение силы тока I = 5 А и находим радиус петли R:
5,2·10^-5 = (4π·10^-7 5) / (2R)
R = (4π·10^-7 5) / (2 * 5,2·10^-5)
R = 1,53 м
Индукцию магнитного поля можно выразить через магнитный поток:
B = ΔФ / (S Δt)
ΔФ = εi = L ΔI / Δt
L = (B2 - B1) S / εi
L = (0,1 - 0,4) (π(D/2)^2) / 8
L = -(0,3) 0,001963495 / 8
L = -7,06·10^-4 Гн
N = L / (μ₀ S)
N = -7,06·10^-4 / (4π·10^-7 (π*(D/2)^2))
N = -1,13·10^6 витков
Электрон движется по окружности под действием магнитного поля, значит центростремительное ускорение равно ускорению электрона в электрическом поле. Из равенства сил получаем:
m a = e E
m (v^2 / R) = m a
v^2 = e E R / m
v = √(e E R / m)
Теперь можем найти путь, который прошел электрон в электрическом поле:
S = v t = √(e E R / m) t
Магнитный поток через виток равен:
Φ = ∫BdS = B S = B π(d/2)^2
Φ1 = B0 π(d/2)^2
Φ2 = (B0 - kx) π(d/2)^2
ΔΦ = Φ2 - Φ1 = -k π(d/2)^2 (x2 - x1)
ΔΦ = -2π(2/2)^2 2 (8 - 3) = -8π мВб
Заряд, проходящий по катушке:
Q = ΔI * t = ΔI / (ΔФ / L)
Q = 0,05 / (10^-3 / 10^-2)
Q = 0,5 Кл