10 примеров вопросов по электромагнитной индукции. Индукция ЭДС.
1. Генератор имеет катушку с числом витков N и площадью поперечного сечения A. Катушка находится в магнитном поле B, затем вращается с угловой скоростью ω так, что генерируется максимальная индуцированная ЭДС 50 вольт. Если магнитное поле изменяется до 1/2 от своего первоначального значения, а угловая скорость изменяется до 4-кратного значения, то максимальная индуцированная ЭДС будет...
А. 25 вольт
Б. 50 вольта
С. 100 вольт
D. 200 вольт
Е. 250 вольт
Обсуждение
Известно, что:
Количество оборотов 1 (N 1 ) = N
Площадь поперечного сечения 1 (A 1 ) = A
Магнитное поле 1 (B 1 ) = B
Угловая скорость 1 (ω 1 ) = ω
Максимальная наведенная ЭДС 1 (ε 1 ) = 50 Вольт
Магнитное поле 2 (B 2 ) = 0,5B = 0,5(1) = 0,5
Угловая скорость 2 (ω 2 ) = 4ω = 4(1) = 4
Вопрос: Максимальная индуцированная ЭДС равна 2 (ε 2 )
Джаваб:
Уравнение максимальной наведенной ЭДС:
ε max = NBA ω
Информация :
ε max = максимальная индуцированная ЭДС, N = число витков, B = магнитное поле, A = площадь поперечного сечения, ω = угловая скорость
Максимальная наведенная ЭДС 1 (ε 1 ):
ε max = NBA ω
Если ω = 1 и B = 1, то
50 = N (1) A (1)
50 = Н/Д
Максимальная наведенная ЭДС 2 (ε 2 ):
ε max = NBA ω
NA = 50, B = 0,5, ω = 4
ε max = (50)(0,5)(4)
ε max = 100
Правильный ответ — C.
2. Для того чтобы максимальная ЭДС, вырабатываемая генератором, составляла половину от первоначальной, необходимо изменить величину, исходя из приведенного ниже утверждения, а именно...
А. Угловая скорость и число оборотов удваиваются.
В. Магнитная индукция и её частота удваиваются.
C. Площадь поперечного сечения удваивается, а период удваивается.
D. Количество оборотов и период увеличиваются в 4 раза по сравнению с исходными.
Е. Частота и период удваиваются.
Обсуждение
Уравнение максимальной наведенной ЭДС:
ε max = NBA ω
Информация :
ε max = максимальная индуцированная ЭДС, N = число витков, B = магнитное поле, A = площадь поперечного сечения, ω = угловая скорость
Если N = 1, B = 1, A = 1, ω = 1, то ε max = NBA ω = (1)(1)(1)(1) = 1
А. Угловая скорость (ω) и число витков (N) удваиваются.
ε max = NBA ω
ε max = (2)(1)(1)(2)
ε max = 4
B. Магнитная индукция (B) и её частота (f) удваиваются.
Формула для угловой скорости (ω) = 2πf. Частота прямо пропорциональна, поэтому, если частота (f) удваивается, угловая скорость (ω) также удваивается.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(2)(1)(2)
ε max = 4
C. Площадь поперечного сечения (A) удваивается, а период увеличивается в 4 раза по сравнению с первоначальным.
Формула для угловой скорости (ω) = 2πf = 2π/T. Период обратно пропорционален, так что если период увеличивается в 4 раза по сравнению с первоначальным, то угловая скорость уменьшается в 1/4 раза по сравнению с первоначальным.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(1)(2)(1/4) = 2/4
ε max = 1/2
D. Число оборотов (N) и период (T) увеличены в 4 раза.
Формула для угловой скорости (ω) = 2πf = 2π/T. Период обратно пропорционален, так что если период увеличивается в 4 раза по сравнению с первоначальным, то угловая скорость уменьшается в 1/4 раза по сравнению с первоначальным.
ε max = NBA ω
ε max = (4)(1)(1)(1/4) = 4/4
ε max = 1
Е. Частота (f) и период (T) удваиваются.
Частота прямо пропорциональна, так что если частота (f) удваивается, то угловая скорость (ω) также удваивается. Период обратно пропорционален, так что если период удваивается, то угловая скорость становится вдвое меньше исходной. В результате угловая скорость остается постоянной.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(1)(1)(1)
ε max = 1
Правильный ответ — C.
3. Магнитный поток в катушке с 1.000 витками увеличивается с 0,03 Вб до 0,04 Вб за 0,2 секунды, так что результирующая ЭДС равна E1 . Если та же катушка испытывает изменение магнитного потока с 0,02 Вб до 0,04 Вб за 0,1 секунды, результирующая индуцированная ЭДС равна E2 . Отношение E1 и E2 равно …
А. 1 : 1
Б. 1 : 2
С. 1 : 4
Д. 2 : 1
Е. 4:1
Обсуждение
Известно, что:
Количество оборотов (Н) = 1000
Изменение потока 1 ( Δφ 1 ) = 0,04 Вб – 0,03 Вб = 0,01 Вб
Временной интервал 1 (Δt 1 ) = 0,2 секунды
Индуцированная ЭДС 1 = E 1
Изменение потока 2 ( Δφ 1 ) = 0,04 Вб – 0,02 Вб = 0,02 Вб
Временной интервал 2 (Δt 2 ) = 0,1 секунды
Индуцированная ЭДС 2 = E 2
Задан вопрос: E 1 : E 2
Джаваб:
Сравнение E 1 и E 2 :
E 1 : E 2
50: 200
1: 4
Правильный ответ — C.
4. Катушка перпендикулярно проникает в однородное магнитное поле, вызывая индуцированную ЭДС. Если заменить катушку другой катушкой с удвоенным числом витков по сравнению с исходной катушкой, и скорость изменения магнитного потока останется постоянной, то отношение начальной и конечной индуцированной ЭДС будет...
А. 1 : 1
Б. 1 : 2
С. 2 : 1
Д. 3 : 1
Е. 3:2
Обсуждение
Известен :
Начальное число оборотов (N) = 1
Итоговое количество оборотов (N) = 2
Начальная скорость изменения потока (ΔØ)B / Δt) = конечная скорость изменения потока (ΔØ)B /Δt)
Задан вопрос Сравнение начальной и конечной наведенной ЭДС
Джаваб :
Формула закона индукции Фарадея :
E = -N (ΔØB /Δt)
Описание: E = индуцированная ЭДС, N = число витков, ΔØB / Δt = скорость изменения потока
Сравнение начального и конечного наведенного ЭДС :
Начало E: Конец E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
1: 2
Правильный ответ — B.
5. В исходном состоянии (1) магнитный поток изменяется на 5 Вб за 2 секунды в катушке с 20 витками. В состоянии (2) такое же изменение потока занимает 8 секунд. Отношение индуцированной ЭДС в условиях (1) и (2) составляет…
А. 1 : 1
Б. 2 : 1
С. 3 : 1
Д. 4 : 1
Е. 4:3
Обсуждение
Известен :
Скорость изменения потока (ΔØ)B / Δt) начальное = 5/2
Скорость изменения потока (ΔØ)B / Δt) конец = 5/8
Количество оборотов (Н) = 20
Задан вопрос Сравнение начальной и конечной наведенной ЭДС
Джаваб :
Начало E: Конец E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
20 (5/2) : 20 (5/8)
5: 2.
1/1 : 1/4
4: 1
Правильный ответ — D.
6. Магнитный поток первой катушки имеет 200 витков и изменяется на 0,06 Вб за 0,4 с. Во второй катушке магнитный поток изменяется на 0,08 Вб за 0,2 с. Если число витков во второй катушке заменить половиной числа витков в первой катушке, то отношение индуцированной ЭДС в первой и второй катушках составит...
А. 2 : 3
Б. 3 : 1
С. 3 : 4
Д. 3 : 5
Е. 3:8
Обсуждение
Известен :
Скорость изменения потока (ΔØ)B / Δt) начальное = 0,06/0,4
Начальное число оборотов (N) = 200
Скорость изменения потока (ΔØ)B / Δt) конец = 0,08/0,2
Итоговое количество оборотов (N) = 100
Задан вопрос Сравнение начальной и конечной наведенной ЭДС
Джаваб :
Начало E: Конец E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
200 (0,06/0,4) : 100 (0,08/0,2)
2 (0,15) : 1 (0,4)
0,3: 0,4
3: 4
7. Среди следующих факторов:
(1) Количество витков катушки
(2) Скорость изменения магнитного потока
(3) Направление магнитного поля
Что усиливает наведенное ЭДС…
А. (1), (2) и (3)
B. (1) и (2) только
C. (1) и (3) только
D. (1) только
Е. (2) только
Обсуждение
ЭДС расшифровывается как электродвижущая сила. Другими словами, ЭДС — это источник электрического тока, например, батарея и т. д. На основе экспериментов Фарадея было обнаружено, что хотя постоянное магнитное поле не может создавать электрический ток, изменяющееся магнитное поле может его создавать. Результирующий электрический ток называется индуцированным током.
Факторы, влияющие на индуцированную ЭДС, можно определить с помощью закона индукции Фарадея, который математически выражается формулой:
Отрицательный знак в приведенной выше формуле объясняет, что направление магнитного поля, создаваемого индуцированным током, всегда противоположно направлению магнитного поля, создающего этот индуцированный ток.
Информация :
N = количество витков катушки, B = магнитное поле, A = площадь поверхности петли, θ = угол между магнитным полем (B) и линией, перпендикулярной поверхности катушки (A).
Если B перпендикулярно поверхности катушки, то θ = 0 ° , так что Φ B = BA cos 0 ° = BA (1) = B A.
Если B параллельно поверхности катушки, то θ = 90 ° , так что ΦB = BA cos 90 ° = BA ( 0) = 0.
Исходя из приведенной выше формулы, можно заключить, что наведенную ЭДС увеличивают число витков катушки (N), скорость изменения магнитного потока и направление магнитного поля (θ ).
Правильный ответ — А.
8. Среди следующих факторов:
(1) количество витков катушки
(2) скорость изменения магнитного потока
(3) внешние препятствия
На величину наведенной ЭДС в катушке влияет…
А. (1) и (3)
Б. (1) и (2)
C. (2) только
Д. (2) и (3)
Е. (3) только
Обсуждение
Правильный ответ — B.
9. Посмотрите на следующее изображение! Если через провод AB протекает электрический ток I, то направление магнитной силы, действующей на провод AB, будет...
А. В направлении Б
Б. Влево
С. Справа
D. Перпендикулярно плоскости листа бумаги.
Е. Перпендикулярно плоскости листа бумаги.
Обсуждение
Известен :
Направление электрического тока = от А к В (вниз)
Направление магнитного поля = северный полюс к южному полюсу магнита (вправо).
Задан вопрос Направление магнитной силы
Джаваб :
Правило правой руки
Вытяните правую руку, выпрямите большой палец и сомкните остальные четыре пальца. Расположите четыре пальца так, чтобы они указывали в направлении магнитного поля (B). Дан Большой палец указывает направление движения заряда (v). Если электрический заряд положительный, ладонь правой руки обращена в направлении магнитной силы (F). Если заряд отрицательный, тыльная сторона правой руки обращена в направлении магнитной силы (F).
Направление условного электрического тока, как и в приведенной выше задаче, совпадает с направлением положительного электрического заряда. Применяя правило правой руки, можно определить, что направление магнитной силы перпендикулярно плоскости листа бумаги, то есть направлено к глазу читателя.
Правильный ответ — Е.
10. Прямой провод, по которому течет ток I, помещен между двумя магнитными полюсами, как показано на рисунке. Направление магнитной силы, действующей на провод, совпадает с направлением...
А. Положительная ось z
B. Отрицательная ось z
C. Положительная ось Y
D. Отрицательная ось Y
Е. Положительная ось x
Обсуждение
Известен :
Направление электрического тока — влево.
Направление магнитного поля = с севера на юг (вверх).
Задан вопрос Направление магнитной силы
Джаваб :
Если применить правило правой руки, то направление магнитной силы будет перпендикулярно плоскости листа бумаги, то есть направлено от глаза читателя или вдоль отрицательной оси z.
Правильный ответ — B.
Источник вопроса:
Вопросы по физике для национального экзамена в старших классах средней школы/профессионального училища.
