Опыт 1 (рис. 179, а). Если в замкнутый на гальванометр соленоид вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то в моменты его вдвигания или выдвигания наблюдается отклонение стрелки гальванометра (возникает индукционный ток); направления отклонений стрелки при вдвигании и выдвигании магнита противоположны. Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения магнита относительно катушки. При изменении полюсов магнита направление отклонения стрелки изменится. Для получения индукционного тока магнит можно оставлять неподвижным, тогда нужно относительно магнита передвигать соленоид.
Опыт II. Концы одной из катушек, вставленных одна в другую, присоединяются к гальванометру, а через другую катушку пропускается ток. Отклонение стрелки гальванометра наблюдается в моменты включения или выключения тока, в моменты его увеличения или уменьшения или при перемещении катушек друг относительно друга (рис. 179, б). Направления отклонений стрелки гальванометра также противоположны при включении и выключении тока, его увеличении и уменьшении, сближении . и удалении катушек. Обобщая результаты своих многочисленных опытов, Фарадей пришел к выводу, что индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции. Например, при повороте в однородном магнитном поле замкнутого проводящего контура в нем также возникает индукционный ток. В данном случае индукция магнитного поля вблизи проводника остается постоянной, а меняется только поток магнитной индукции через площадь контура. Опытным путем было также установлено, что значение индукционного тока совершенно не зависит от изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения (в опытах Фарадея также доказывается, что отклонение стрелки гальванометра (сила тока) тем больше, чем больше скорость движения магнита, или скорость изменения силы тока, или скорость движения катушек).
Открытие явления электромагнитной индукции имело большое значение, так как была доказана возможность получения электрического тока с магнитного поля. Этим была установлена взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями, что послужило в дальнейшем толчком для разработки теории электромагнитного поля.
. Напряжение в сети без нагрузки U = 120 В. При включении в сеть плитки номинальной мощности Рном = 300 Вт фактически выделяющаяся мощность равна Р = 250 Вт. Какая мощность будет выделяться в двух таких плитках, одновременно включенных параллельно в эту сеть? Плитки рассчитаны на напряжение Uном = 120 В. Изменения сопротивления плиток при их нагревании не учитывать.
Нагреватель самовара состоит из двух элементов. При подключении к сети первого элемента вода в самоваре закипает через t1 = 15 мин, при подключении только второго элемента — через t2 = 20 мин. Через какое время вода в самоваре закипит, если элементы подключить к сети: а) последовательно; б) параллельно.
. Электроплитка имеет три секции с одинаковыми сопротивлениями. При параллельном их соединении вода в чайнике закипает через t = 6 мин. Через какое время закипит вода той же массы и той же начальной температуры при соединении секций, показанном на рисунке.
Конденсатор емкости C1, имеющий заряд q1, соединяют противоположно заряженными обкладками через резистор с конденсатором емкости С2, имеющим заряд q2. Какое количество теплоты Q выделяется на резисторе?
Какое количество теплоты Q выделится на резисторе сопротивления R после замыкания ключа К (см. рисунок)? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
Конденсатор емкости С, заряженный до напряжения E, подключается через резистор с большим сопротивлением к батарее с ЭДС 5E (см. рисунок). Определите количество теплоты Q, которое выделяется в цепи при зарядке конденсатора до напряжения 5E.
. Между обкладками плоского конденсатора расположена диэлектрическая пластинка (е = 3), заполняющая весь объем конденсатора. Конденсатор через резистор подключен к батарее с ЭДС E = 100 В (см. рисунок). Пластину быстро удаляют так, что заряд на конденсаторе не успевает измениться. Какая энергия Q выделится после этого в цепи в виде теплоты? Емкость незаполненного конденсатора C0 = 100 мкФ.
. Определить сопротивление R подводящих проводов от источника U = 120 В, если при коротком замыкании предохранители из свинцовой проволоки площадью сечения s = 1 мм2 и длины L = 2 см плавятся за время т = 0,03 с. Начальная температура предохранителя Т = 300 К, температура плавления свинца Tпл = 600 К, плотность свинца D = 11,3*10^3 кг/м3, удельное сопротивление свинца р = 2,1*10^-7 Ом*м, удельная теплоемкость свинца с = 0,13 кДж/(кг*К), удельная теплота плавления L = 25 кДж/кг.
. Под каким напряжением U нужно передавать электроэнергию на расстояние L = 5 км, чтобы при плотности тока j = 0,25 А/мм2 в медных проводах двухпроводной линии электропередачи потери в линии составляли h = 1 % от передаваемой мощности? Удельное сопротивление меди р = 1,7*10^-8 Ом*м.
От источника тока необходимо передать потребителю мощность P0 = 4 кВт. Сопротивление подводящих проводов R = 0,4 Ом. Какое напряжение U должно быть на зажимах источника, чтобы потери мощности в проводах составляли h = 4 % от потребляемой мощности?
Трамвай массы m = 22,5 т идет сначала по горизонтальному участку, а затем в гору с уклоном k = 0,03. В первом случае ток в двигателе I1 = 60 А, а во втором I2 = 118 А. Найдите скорости v1 и v2 трамвая, если коэффициент трения в обоих случаях ц = 0,01, напряжение в линии U = 500 В, КПД двигателя и передачи h = 75 %. Катушка радиуса r = 25 см, содержащая L = 500 м тонкого медного провода, вращается с угловой скоростью w = 300 рад/с вокруг своей оси. Через скользящие контакты катушка подключена к баллистическому гальванометру. Общее сопротивление всей цепи R = 21 Ом. Найдите удельный заряд е/mе носителей тока в меди, если при резком затормаживании катушки через гальванометр проходит заряд q = 10 нКл.
Сплошной металлический цилиндр радиуса R вращается с постоянной угловой скоростью w. Найдите зависимость напряженности поля Е от расстояния r от оси цилиндра и разность потенциалов U между поверхностью цилиндра и его осью.
Определите среднюю скорость v упорядоченного движения электронов в медном проводе при плотности постоянного тока j = 6 А/мм2, если считать, что на каждый атом меди приходится один свободный электрон. Какое количество теплоты q выделится при этом в единице объема провода в единицу времени? Молярная масса меди ц = 63,5*10^-3 кг/моль, плотность меди D = 8,9*10^3 кг/м3, удельное сопротивление меди р = 1,7*10^-8 Ом*м.
Найдите суммарный импульс электронов в прямом проводе длины L = 1000 м, по которому течет ток I = 70 А.
Опыт 1 (рис. 179, а). Если в замкнутый на гальванометр соленоид вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то в моменты его вдвигания или выдвигания наблюдается отклонение стрелки гальванометра (возникает индукционный ток); направления отклонений стрелки при вдвигании и выдвигании магнита противоположны. Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения магнита относительно катушки. При изменении полюсов магнита направление отклонения стрелки изменится. Для получения индукционного тока магнит можно оставлять неподвижным, тогда нужно относительно магнита передвигать соленоид.
Опыт II. Концы одной из катушек, вставленных одна в другую, присоединяются к гальванометру, а через другую катушку пропускается ток. Отклонение стрелки гальванометра наблюдается в моменты включения или выключения тока, в моменты его увеличения или уменьшения или при перемещении катушек друг относительно друга (рис. 179, б). Направления отклонений стрелки гальванометра также противоположны при включении и выключении тока, его увеличении и уменьшении, сближении . и удалении катушек. Обобщая результаты своих многочисленных опытов, Фарадей пришел к выводу, что индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции. Например, при повороте в однородном магнитном поле замкнутого проводящего контура в нем также возникает индукционный ток. В данном случае индукция магнитного поля вблизи проводника остается постоянной, а меняется только поток магнитной индукции через площадь контура. Опытным путем было также установлено, что значение индукционного тока совершенно не зависит от изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения (в опытах Фарадея также доказывается, что отклонение стрелки гальванометра (сила тока) тем больше, чем больше скорость движения магнита, или скорость изменения силы тока, или скорость движения катушек).
Открытие явления электромагнитной индукции имело большое значение, так как была доказана возможность получения электрического тока с магнитного поля. Этим была установлена взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями, что послужило в дальнейшем толчком для разработки теории электромагнитного поля.
Объяснение:
. Напряжение в сети без нагрузки U = 120 В. При включении в сеть плитки номинальной мощности Рном = 300 Вт фактически выделяющаяся мощность равна Р = 250 Вт. Какая мощность будет выделяться в двух таких плитках, одновременно включенных параллельно в эту сеть? Плитки рассчитаны на напряжение Uном = 120 В. Изменения сопротивления плиток при их нагревании не учитывать.
Нагреватель самовара состоит из двух элементов. При подключении к сети первого элемента вода в самоваре закипает через t1 = 15 мин, при подключении только второго элемента — через t2 = 20 мин. Через какое время вода в самоваре закипит, если элементы подключить к сети: а) последовательно; б) параллельно.
. Электроплитка имеет три секции с одинаковыми сопротивлениями. При параллельном их соединении вода в чайнике закипает через t = 6 мин. Через какое время закипит вода той же массы и той же начальной температуры при соединении секций, показанном на рисунке.
Конденсатор емкости C1, имеющий заряд q1, соединяют противоположно заряженными обкладками через резистор с конденсатором емкости С2, имеющим заряд q2. Какое количество теплоты Q выделяется на резисторе?
Какое количество теплоты Q выделится на резисторе сопротивления R после замыкания ключа К (см. рисунок)? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
Конденсатор емкости С, заряженный до напряжения E, подключается через резистор с большим сопротивлением к батарее с ЭДС 5E (см. рисунок). Определите количество теплоты Q, которое выделяется в цепи при зарядке конденсатора до напряжения 5E.
. Между обкладками плоского конденсатора расположена диэлектрическая пластинка (е = 3), заполняющая весь объем конденсатора. Конденсатор через резистор подключен к батарее с ЭДС E = 100 В (см. рисунок). Пластину быстро удаляют так, что заряд на конденсаторе не успевает измениться. Какая энергия Q выделится после этого в цепи в виде теплоты? Емкость незаполненного конденсатора C0 = 100 мкФ.
. Определить сопротивление R подводящих проводов от источника U = 120 В, если при коротком замыкании предохранители из свинцовой проволоки площадью сечения s = 1 мм2 и длины L = 2 см плавятся за время т = 0,03 с. Начальная температура предохранителя Т = 300 К, температура плавления свинца Tпл = 600 К, плотность свинца D = 11,3*10^3 кг/м3, удельное сопротивление свинца р = 2,1*10^-7 Ом*м, удельная теплоемкость свинца с = 0,13 кДж/(кг*К), удельная теплота плавления L = 25 кДж/кг.
. Под каким напряжением U нужно передавать электроэнергию на расстояние L = 5 км, чтобы при плотности тока j = 0,25 А/мм2 в медных проводах двухпроводной линии электропередачи потери в линии составляли h = 1 % от передаваемой мощности? Удельное сопротивление меди р = 1,7*10^-8 Ом*м.
От источника тока необходимо передать потребителю мощность P0 = 4 кВт. Сопротивление подводящих проводов R = 0,4 Ом. Какое напряжение U должно быть на зажимах источника, чтобы потери мощности в проводах составляли h = 4 % от потребляемой мощности?
Трамвай массы m = 22,5 т идет сначала по горизонтальному участку, а затем в гору с уклоном k = 0,03. В первом случае ток в двигателе I1 = 60 А, а во втором I2 = 118 А. Найдите скорости v1 и v2 трамвая, если коэффициент трения в обоих случаях ц = 0,01, напряжение в линии U = 500 В, КПД двигателя и передачи h = 75 %. Катушка радиуса r = 25 см, содержащая L = 500 м тонкого медного провода, вращается с угловой скоростью w = 300 рад/с вокруг своей оси. Через скользящие контакты катушка подключена к баллистическому гальванометру. Общее сопротивление всей цепи R = 21 Ом. Найдите удельный заряд е/mе носителей тока в меди, если при резком затормаживании катушки через гальванометр проходит заряд q = 10 нКл.
Сплошной металлический цилиндр радиуса R вращается с постоянной угловой скоростью w. Найдите зависимость напряженности поля Е от расстояния r от оси цилиндра и разность потенциалов U между поверхностью цилиндра и его осью.
Определите среднюю скорость v упорядоченного движения электронов в медном проводе при плотности постоянного тока j = 6 А/мм2, если считать, что на каждый атом меди приходится один свободный электрон. Какое количество теплоты q выделится при этом в единице объема провода в единицу времени? Молярная масса меди ц = 63,5*10^-3 кг/моль, плотность меди D = 8,9*10^3 кг/м3, удельное сопротивление меди р = 1,7*10^-8 Ом*м.
Найдите суммарный импульс электронов в прямом проводе длины L = 1000 м, по которому течет ток I = 70 А.