Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

На колі всі точки мають однаковий потенціал, отже 8 страница





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

95. У скільки разів слід підвищити напругу джерела струму, щоб втрати потужності у колі від джерела до споживача з низити у 100 разів (при незмінній потужності, що віддається у коло генератором)?

96. Скільки часу потрібно для нагрівання води масою 2 кг від температури 10°С до кипіння у електричному чайнику з нагрівачем потужністю 1 кВт? Як а сила струму у електричній спіралі нагрівного елемента, якщо напруга у мережі 220 В, а ККД нагрівника 90%?

97. Визначіть внутрішній опір і напругу на затискачах елемента, ЕРС якого дорівнює 2,1 В, що знаходиться на відстані 20 м від споживача електро енергії, якщо при опорі споживача 2 Ом струм у колі дорівнює 0,7 А. Провідники виготовлені з мідного провода діаметром 1,2 мм.

98. В електрочайник потужністю 1 кВт влили 2 л води при температурі 20°С. Визначити час за який половина цієї води випаруєть ся.

99. Електричний чайник з 600 см 3 води при 9°С, опір обмотки якого 16 Ом забули вимкнути. Через скільки хвилин після ввімкнення вся вода випарується? Напруга в мережі 120 В, а ККД чайника 60%.

100. Електровоз ВЛ-10 рухається з швидкістю 54 км/г од, розвиває при цьому силу тяги 300 кН. Визначити, який струм споживає двигун. Напруга на затискачах 1500 В, а ККД 90%.

101. Електродвигун, встановлений на токарному верстаті, працює при напрузі 220 В і силі струму 30 А. ККД двигуна 0,9. Визначити силу різання при обточуванні стального циліндра діаметром 300 мм, якщо деталь робить 100 об/хв., ККД верстата 0,75.

102. Трамвай рухається із сталою швидкістю, при цьому сила тяги двигуна 3 кН. Яка швидкість руху трамвая, якщо двигун споживає струм 0,75 А при напрузі 500 В?

 

 

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ:розв’язати задачі.

1 Через акумулятор, ЕРС якого дорівнює 10 В і внутрішній опір 1 Ом, проходить струм силою 5 А. Знайти напругу на затискачах акумулятора.

2 Батарея, замкнута на опір 10 Ом, дає струм З А, замкнута на опір 20 Ом дає струм 1,6 А. Знайти ЕРС і внутрішній опір батареї.

3 Під час роботи акумулятора з внутрішнім опором 0,15 Ом на зовнішньому відрізку ко ла виділилась кількість теплоти в 100 разів більша, ніж на внутрішньому. Знайти повний опір електричного кола.

 

 

ВИКЛАДАЧ – Марінець І.С.

 

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 11 (2 год.)

ТЕМА:Розв’язування задач на магнітне поле струму і його основні характеристики

 

 

МЕТА:

- навчальна: закріпити знання про основні характеристики магнітного поля струму, формувати вміння використовувати набуті теоретичні знання під час розв’язування задач;

- розвиваюча: розвивати пізнавальні можливості, увагу, пам’ять, логічне мислення, просторову уяву, навички логічного виведення, вміння узагальнювати і систематизувати матеріал;

- виховна: виховувати прагнення отримати нові знання, зосередженість, старанність; формувати осмислене ставлення до виконуваної роботи, вміння працювати ефективно, якісно, економічно.

ОБЛАДНАННЯ:дошка, довідникові матеріали, калькулятори.

ПЛАН

1 Розв’язування задач на магнітне поле струму і його основні характеристики

Основні закони і формули.

За законом Біо-Савара-Лaпласа елемент контура dl, по якому тече струм І, створює в деякій точці простору магнітне поле напруженістю

,

де r - відстань від елемента струму до точки, а - кут між радіусом-вектором і елементом струму dl. Застосовуючи закон Біо-Савара-Лапласа до контурів різних видів, можна знайти:

Напруженість магнітного поля в центрі кругового струму

,

де R - радіус кругового контура з струмом.

Напруженість магнітного поля, створеного нескінченно довгим прямолінійним провідником

,

де а - відстань від точки, де знаходять напруженість, до провідника із струмом.

Напруженість магнітного поля на осі колового струму

,

де R - радіус колового контура із струмом і а - відстань від точки, де знаходять напруженість, до площини контура.

Напруженість магнітного поля всередині тороїда і нескінченно довгого соленоїда

,

де n – кількість витків на одиницю довжини.

Магнітна індукція зв’язана з напруженістю магнітного поля співвідношенням

,

де - магнітна проникність середовища, - магнітна стала.

Потік магнітної індукції крізь контур

Ф= ,

де S - площа поперечного перерізу контура, - кут між нормаллю до площини контура і напрямком магнітного поля.

На елементі dl провідника із струмом, що знаходиться в магнітному полі, діє сила Ампера

 

,

де - кут між напрямком струму і магнітного поля.

Два паралельних нескінченно довгих прямолінійних провідники із струмами і взаємодіють між собою із силою

,

де - довжина ділянки провідників, d - відстань між ними.

Робота переміщення провідника із струмом в магнітному полі

dФ,

де - потік магнітної індукції, перетнутий провідником при його русі.

Сила, що діє на заряджену частинку, яка рухається із швидкістю в магнітному полі, визначається формулою Лоренца

,

де - кут між напрямком швидкості частинки і напрямком індукції магнітного поля.

ЗМІСТ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

 

1 Розв’язування задач на магнітне поле струму і його основні характеристики

Задача 1До магнітного поля з індукцією 0,27 Тл влітає позитивно заряджена частинка із зарядом, що дорівнює 2 , зі швидкістю 2,7 ·103 км/с. Обчислити силу Лоренца.

 

Дано: Розв'язання

В= 0,27Тл З боку магнітного поля на заряджену частинку,

q =2 що рухається, діє сила Лоренца:

2,7 ·103 км/с= Fл =Bq

= 2,7 ·106 м/с Якщо ⊥В, то

Fл - ? Fл = Bq = B2 ,

де = 1,6·10-19Кл заряд електрона.

[ Fл ] = = = = Н.

Fл = 0,27·2· 1,6·10-19·2,7·106= 2,33·10-13Н.

Відповідь : 2,33·10-13Н.

 

Задача 2 В однорідне магнітне поле з індукцією 1 Тл влітає частинка масою 1 мг й зарядом 1 мк Кл перпендикулярно до ліній магнітної індукції. Визначити період обертання.

Дано: Розв'язання

q =1 мкКл=10-6Кл З боку магнітного поля на заряджену частинку,

1мг = 10-6кг що рухається, діє сила Лоренца:

В= 1 Тл Fл =Bq

t -? Якщо ⊥В, то

Частинка рухається по колу, тому на неї діє доцентрова сила:

Fдц = m дц , дц = , де R –радіус кола

Fл = Fдц , m дц = Bq , m 2= Bq ;

m =B .

Період обертання : [ Т] = = = 2= с.

. T= =6,28с

Відповідь : 6,28 с.

Задача 3 Заряджена частинка рухається зі швидкістю 100 м/с перпендикулярно до ліній взаємно перпендикулярних однорідних електричного і магнітного полів. Визначити відношення модуля вектора магнітної індукції до модуля вектора напруженості електричного поля.

Дано: Розв'язання

= 100м/с З боку електричного поля на частинку діє сила:

Fел =E·q, де Е- напруженість електричного поля,


-? Е = .

З боку магнітного поля на частинку діє сила Лоренца q

A= (за умовою) Bq ⇒B= . .

Відповідь:0,01.

Задача 4 Електрон рухається в магнітному полі з індукцією 2мТл по гвинтовій лінії радіусом 2 см і кроком гвинта 5 см. Визначити швидкість електрона.

Дано: Розв’язання

На заряджену частинку, що рухається, з боку магні-

тного поля діє сила Лоренца:

B=2мТл=2 .

Швидкість руху частинки можна розбити на дві

R=2см=2 складові – швидкість обертання й швидкість

H=5см=5 руху уздовж гвинтової лінії .

v-? ,тоді

=

T= .

v = =7, 5

Відповідь: 7, 5

Задача 5 У вертикальному однорідному магнітному полі з індукцією Тл по горизонтальних рейках рухається зі швидкістю 10 м/с провідник з довжиною активної частини 1м. Кінці рейки замкнені нерухомим провідником опором 2Ом. Яка кількість теплоти виділяється в цьому провідику протягом 1 с?

Дано: l = 1м R = 2 Ом B=0,01 Тл υ =10 м/с t= 1 c
Q – ?

Розв’язання

За законом Джоуля–Ленца кількість теплоти, що

виділяється в провіднику при роходженні струму:

Q = IUt. Але I = , тоді Q= t . Але U=B υ l , тоді

Q= .

[Q]= = = = = Дж

Q = 1= 0,5 Дж

Відповідь: 0,5 Дж.

 

Задача 6 Плоска прямокутна котушка, сторони якої дорівнюють 10 см і 15 см, має 200 витків і перебуває в однорідному магнітному полі з індукцією 0,05 Тл. Який максимальний обертальний момент може діяти на котушку в цьому полі, якщо сила струму в котушці 2 А.

Дано: N = 200 a = 10 cм =0,1 м b = 5 см = 5· м B = 0,05 Тл 1= 2 А
– ?

Розв’язання:

Максимальний обертальний момент, який у магнітному полі діє на котушку зі струмом,

= BISN,

Де N – кількість витків у котушці; S – площа одного витка, S =ab.

Тоді: = BI abN.

[ ] = Тл·А·м·м = ·А·м·м = Н·м.

Обчислення: 0,05·2·0,1·5· ·200(Н·м) = 0,1 Н·м.

Відповідь: 0,1 Н·м.

Задача 7 Два нескінченно довгих дроти схрещені під прямим кутом (рис.1.). По дротах проходять струми = 80 А і = 60 А. Відстань між дротами дорівнює d =10 см. Визначити магнітну індукцію в точці А, однаково віддаленій від обох дротів.

 

 

Рисунок 1. – Магнітна індукція, що створена двома схрещеними дротами

 

Розв’язання. Відповідно до принципу суперпозиції магнітних полів магнітна індукція поля, створеного струмами і в точці А, визначається векторною сумою полів, створених кожним струмом окремо .

Помітимо, що вектори і взаємно перпендикулярні (їх напрями знаходяться за правилом свердлика і зображені в двох проекціях на рис.1). Тоді модуль вектора можна визначити за теоремою Піфагора:

, (1)

де і визначаються за формулами розрахунку магнітної індукції для нескінченно довгого прямолінійного дроту із струмом:

і (2)

У нашому випадку . Тоді, підставивши співвідношення (2) у (1), одержимо

 

. (3)

 

Проведемо обчислення:

 

= Тл.

Перевіримо розмірність отриманої величини (Тл):

 

= = = = .

Відповідь: = Тл.

Задача 8 Електрон рухається в однорідному магнітному полі (B= 10мТл) по гвинтовій лінії, радіус якої дорівнює R =1 см і крок h = 6 см (рис.2). Визначити період Т обертання електрона і його швидкість .

 

 
Рисунок 2 – Рух зарядженої частинки у магнітному полі

Розв’язання. Електрон рухатиметься по гвинтовій лінії, якщо він влітає в однорідне магнітне поле під деяким кутом ( ) до ліній магнітної індукції. Розкладемо, як це показано на рис.2, швидкість електрона на дві складові: паралельну вектору ( ) і перпендикулярну йому ( ). Швидкість в магнітному полі не змінюється і забезпечує переміщення електрона вздовж силової лінії. Швидкість в результаті дії сили Лоренца буде змінюватися тільки за напрямом ( ) (за відсутності паралельної складової ( = 0) рух електрона відбувався б по колу в площині, перпендикулярній до магнітних силових ліній). Таким чином, електрон братиме участь одночасно в двох рухах: рівномірному переміщенні із швидкістю і рівномірному русі по колу із швидкістю .

Період обертання електрона пов’язаний з перпендикулярною складовою швидкості співвідношенням

 

. (1)

 

Знайдемо . Для цього скористаємося тим, що сила Лоренца надає електрону нормального прискорення . Згідно з другим законом Ньютона можна написати

або

, (2)

де .

З цього співвідношення знайдемо та підставимо у (1), після простих перетворень отримаємо

. (3)

Модуль швидкості , як це показано на рис.2, можна виразити через :

.

Із співвідношення (2) виразимо перпендикулярну складову швидкості:

..

Паралельну складову швидкості знайдемо з наступних міркувань. За час, що дорівнює періоду обертання Т, електрон пройде вздовж силової лінії відстань, що дорівнює кроку гвинтової лінії, тобто , звідки

.

Підставивши замість Т праву частину співвідношення (1), отримаємо

.

Таким чином, модуль швидкості електрона дорівнює

. (4)

Проведемо обчислення періоду обертання та швидкості електрона:

= 3,57 нс.

.

Переконаємося в тому, що права частина рівності (3) дає одиницю часу (с), а співвідношення (4) - одиницю швидкості (м/с).

.

Оскільки R і h мають однакову одиницю вимірювання - метр (м), у квадратних дужках ми поставимо тільки одну з величин (наприклад, R):

 

Відповідь: 3,57 10-9 с, .

 

Задача 9 Альфа-частинка пройшла прискорювальну різницю потенціалів U = 104 В і влетіла в схрещені під прямим кутом електричне (E=10 кВ/м) і магнітне (В = 0,1 Тл) поля. Знайти відношення заряду альфа-частинки до її маси, якщо, рухаючись перпендикулярно до обох полів, частинка не відхиляється від прямолінійної траєкторії (рис.3).

 

 

 

 


Рисунок 3 – Рух зарядженої частинки у схрещених магнітному та електричному полях

Розв’язання. Для того щоб знайти відношення заряду Q альфа-частинки до її маси m, скористаємося зв’язком між роботою сил електричного поля і зміною кінетичної енергії частинки:

.

Звідки

. (1)

Швидкість альфа-частинки знайдемо з наступних міркувань. У схрещених електричному і магнітному полях на заряджену частинку, що рухається, діють дві сили:

а) сила Лоренца , спрямована перпендикулярно до швидкості і вектора магнітної індукції ;

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.