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

Направление индукционного тока и сохранение энергии





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

Индукционный ток, возникший в проводнике, немедленно начинает взаимодействовать с породившим его током или маг­нитом. Если магнит (или катушку с током) приближать к зам­кнутому проводнику, то появляющийся индукционный ток своим магнитным полем обязательно отталкивает магнит (ка­тушку). Для сближения магнита и катушки нужно совершить работу. При удалении магнита возникает притяжение. Это правило выполняется неукоснительно. Представьте себе, что дело обстояло бы иначе: вы подтолкнули магнит к катушке, и он сам собой устремился бы внутрь нее. При этом нарушился бы закон сохранения энергии. Ведь механическая энергия магнита увеличилась бы и одновременно возникал бы ток, что само по себе требует затраты энергии, ибо ток тоже может со­вершать работу. Природа мудро распорядилась направлением индукционного тока, с тем чтобы запасы энергии не изменя­лись. Индуцированный в якоре генератора электрический ток, взаимодействуя с магнитным полем статора, тормозит вращение якоря. Только поэтому для вращения якоря нужно совершать работу, тем большую, чем больше сила тока. За счет этой работы и возникает индукционный ток.

Интересно отметить, что если бы магнитное поле нашей планеты было очень большим и сильно неоднородным, то быстрые движения проводящих тел на ее поверхности и в атмос­фере были бы невозможны из-за интенсивного взаимодейст­вия индуцированного в теле тока с этим полем. Тела двига­лись бы как в плотной вязкой среде и при этом сильно разо­гревались бы. Ни самолеты, ни ракеты не могли бы летать. Человек не мог бы быстро двигать ни руками, ни ногами, так как человеческое тело — неплохой проводник.

Если катушка, в которой наводится ток, неподвижна отно­сительно соседней катушки с переменным током, как, напри­мер, у трансформатора, то и в этом случае направление индук­ционного тока диктуется законом сохранения энергии. Этот ток всегда направлен так, что созданное им магнитное поле стремится уменьшить изменения тока в первичной обмотке.

Правило Ленца

Отталкивание или притяжение магнита катушкой зависит от направления индукционного тока в ней. Поэтому закон со­хранения энергии позволяет сформулировать правило, опре­деляющее направление индукционного тока.

В чем состоит различие двух опытов: приближение магнита к катушке и его удаление? В первом случае магнитный поток (или число линий магнитной индукции, пронизывающих вит­ки катушки) увеличивается (рис. 5.5, а), а во втором случае — уменьшается (рис. 5.5, б). Причем в первом случае линии ин­дукции В' магнитного поля, созданного возникшим в катушке индукционным током, выходят из верхнего конца катушки, так как катушка отталкивает магнит, а во втором случае, на­оборот, входят в этот конец. Эти линии магнитной индукции на рисунке 5.5 изображены штрихом.

Теперьмы подошли к главному: при увеличении магнитно­го потока через витки катушки индукционный ток имеет та­кое направление, что создаваемое им магнитное поле препят­ствует нарастанию магнитного потока через витки катушки. Ведь вектор индукции В' этого поля направлен против вектора индукции В поля, изменение которого порождает электриче­ский ток. Если же магнитный поток через катушку ослабева­ет, то индукционный ток создает магнитное поле с индукцией В', увеличивающее магнитный поток через витки катушки.

В этом состоит сущность общего правила определения на­правления индукционного тока, которое применимо во всех случаях. Это правило было установлено русским физиком Э. X. Ленцем (1804—1865).

Согласно правилу Ленца возникающий в замкнутом кон­туре индукционный ток имеет такое направление, что со­зданный им магнитный поток через поверхность, ограничен­ную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое порождает данный ток.

В случае сверхпроводников компенсация изменения внеш­него магнитного потока будет полной. Поток магнитной ин­дукции через поверхность, ограниченную сверхпроводящим контуром, вообще не меняется со временем ни при каких ус­ловиях. Подробнее об этом пойдет речь в дальнейшем.

Направление индукционного тока определяется законом сохранения энергии. Индукционный ток во всех случаях своим магнитным полем препятствует изменению маг­нитного потока, вызывающему данный ток.

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ:

Задачи по теме «Магнитный поток. Индуктивность.»

1. Найти индуктивность контура, в котором при силе тока I = 10 A возникает магнитный поток Ф = 0,5 Вб.

2. Индуктивность контура L = 0,2 Гн. При какой силе тока в нем возникает магнитный поток Ф = 0,1 Вб?

3. Индуктивность контура L = 0,04 Гн, сила тока в нем I = 0,5 А. Найти магнитный поток.

Задачи по теме «Электрические колебания»

1248. Какую роль играют индуктивность и емкость в ко­лебательном контуре?

1249. Какое влияние на свободные электромагнитные колебания в контуре окажет увеличение активного сопро­тивления катушки при прочих равных условиях?

1250. В каких случаях в колебательном контуре будут получаться незатухающие электромагнитные колебания?

1251. Для какой цели в колебательный контур иногда включают катушку переменной индуктивности или конден­сатор переменной емкости?

1252. Пластины плоского конденсатора, включенного в колебательный контур, сближают. Как будет меняться при этом частота колебаний контура?

1253. Что произойдет с собственными колебаниями в контуре, если его емкость увеличить в 3 раза, а индуктив­ность уменьшить в 3 раза? Активным сопротивлением кон­тура можно пренебречь.

1254. Вычислите частоту собственных колебаний в кон­туре, если его емкость увеличить в 3 раза, а индуктивность уменьшить в 3 раза. Активным сопротивлением контура можно пренебречь.

1255. Чему равен период собственных колебаний в кон­туре, если его индуктивность равна 2,5 мГн и емкость 1,5 мкФ?

1256. Колебательный контур содержит конденсатор электроемкостью 0,1 мкФ. Какую индуктивность надо вве­сти в контур, чтобы получить электрические колебания ча­стотой 10 кГц?

1257. Какую индуктивность надо включить в колеба­тельный контур, чтобы при электроемкости 2 мкФ получить колебания с периодом 10-3 с?

1258. Конденсатор какой емкости надо включить в коле­бательный контур, чтобы при индуктивности катушки, рав­ной 5,1 мкГн, получить колебания с частотой 10 МГц?

1259. Плоский конденсатор состоит из двух круглых пластин диаметром 8 см. Между пластинами зажата стеклянная пластина толщиной 5 мм. Обкладки конденсатора замкнуты через катушку индуктивностью 0.02 Гн. Опреде­лите частоту колебании, возникающих в этом контуре.

1260. Колебательный контур состоит из катушки индук­тивностью 0,003 Гн и плоского конденсатора. Пластины конденсатора в виде дисков радиусом 1.2 см расположены на расстоянии 0,3 мм друг от друга. Определите период собственных колебаний контура. Каким будет период коле­баний, если конденсатор заполнить диэлектриком с диэлек­трической проницаемостью 4?

1261. Катушка индуктивностью 30 мкГн присоединена к плоскому конденсатору с площадью пластин 0.01 м и расстоянием между ними 0.1 мм. Найдите диэлектриче­скую проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами, если контур настроен на частоту 400 кГц.

1262. В каких пределах должна изменяться электроем­кость конденсатора в колебательном контуре, чтобы в нем могли происходить колебания с частотой от 400 до 500 Гц?Индуктивность контурной катушки равна 16 мГн.

1263. В каких пределах должна изменяться индуктив­ность катушки колебательного контура, чтобы в нем могли происходить колебания с частотой от 400 до 500 Гц? Ем­кость конденсатора равна 10 нкФ.

1264. Колебательный контур состоит из катушки индук­тивностью 4 Гн и конденсатора емкостью 1 мкФ. Амплиту­да колебаний заряда на обкладках конденсатора равна 100 мкКл. Напишите уравнение зависимости q(t), I(t), U (t).

1265. Заряд на обкладках конденсатора колебательного контура меняется по закону q = 2∙I0-6cos (104 πt) Кл. Най­дите амплитуду колебаний заряда, период и частоту коле­баний, запишите уравнение зависимости напряжения на конденсаторе от времени и силы тока в контуре от времени.

14.1. От чего зависит период собственных незатухающих электро­магнитных колебаний в контуре?

14.2. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С = 1 мкФ и катушки индуктивностью L = 0,01 Гн. Вычислить период колебаний в контуре. Можно ли возникшие колебания считать высоко­частотными?

14.3. Колебательный контур состоит из лейденских банок общей элек­троемкостью С = 6∙10-3 мкФ и катушки индуктивностью L = 11 мкГн. Вычислить частоту электромагнитных колебаний в контуре.

14.4. Катушку какой индуктивности надо включить в колебательный контур, чтобы с конденсатором емкостью С=2 мкФ получить электро­магнитные колебания частотой v = 1000 Гц?

14.5. Какой емкости конденсатор нужно включить в колебательный контур с катушкой индуктивности L = 0,76 Гн, чтобы получить в нем электрические колебания звуковой частоты ν= 400 Гц?

14.6. Во сколько раз изменится период и частота свободных, незату­хающих колебаний в контуре, если его индуктивность увеличить в 2 ра­за, а емкость — в 4 раза?

14.7. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L = 2,5∙10-6 Гн и двух конденсаторов, соединенных между собой парал­лельно, емкостью С = 5∙10-3 мкФ каждый. Определить период электри­ческих колебаний в контуре.

14.8. В колебательном контуре частота собственных колебаний ν1 = 30 кГц, при замене конденсатора частота стала ν2 = 40 кГц. Какой будет частота колебаний в контуре: а) при параллельном соединении обоих конденсаторов; б) при последовательном соединении?

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.