Примеры задач и формулы для закона Ампера об индуцированной ЭДС трансформатора
Закон Ампера
1. Согласно Х. К. Эрстеду, электрический ток создает магнитное поле. Развивая эту теорию, можно заключить, что катушка, по которой протекает электрический ток, также создает магнитное поле. Катушка, которая при протекании электрического тока создает магнитное поле, подобное тому, которое создает стержневой магнит, — это…
А. тороид
B. соленоид
С. спиральная проволока
D. прямоугольная катушка
Обсуждение
Поперечный магнит имеет два полюса: северный и южный. Магнитное поле, создаваемое поперечным магнитом, представляется линиями магнитного поля, которые исходят от северного полюса и входят в южный полюс.
Магнитное поле, создаваемое стержневым магнитом, аналогично магнитному полю, создаваемому соленоидом, как показано на рисунке сбоку.
Соленоид — это длинная катушка проволоки со множеством витков. На изображении ниже показан пример создания магнита путем наматывания на него катушки проволоки, по которой протекает электрический ток. Направление магнитных полюсов можно определить с помощью правила правой руки.
Вытяните правую руку так, чтобы ладонь была обращена к лицу. Вытяните большой палец и согните остальные четыре пальца вперед, к лицу. Направление сгибания четырех пальцев соответствует направлению тока в катушке, а большой палец указывает на северный полюс магнитного поля. Большой палец указывает на ось N, поэтому N представляет собой северный полюс магнита, а M — южный полюс магнита.
Правильный ответ — B.
Тороид
2. Магнитное поле, создаваемое тороидом, по которому протекает электрический ток, имеет направление…
А. перпендикулярно плоскости тороида
Б. круговой
C. туда-обратно
Д. зависит от времени
Обсуждение
Тороид — это соленоид круглой формы, поэтому, используя правило правой руки, можно сделать вывод, что магнитное поле, создаваемое тороидом, имеет круговое направление.
Правильный ответ — B.
Индуцированное ЭМП
3. Если магнит переместить в катушку, между концами катушки возникнет индуцированная электродвижущая сила. Это явление вызвано...
А. Происходит изменение направления магнитного поля, пересекающего катушку.
В. Происходит изменение магнитных полюсов, пересекающих катушку.
C. Изменяется количество силовых магнитных линий, пересекающих катушку.
D. Уменьшается количество силовых линий магнитного поля, пересекающих катушку.
Обсуждение
Индуцированная электродвижущая сила создается изменяющимся магнитным полем. Величина индуцированной ЭДС зависит не от скорости изменения магнитного поля, а от скорости изменения магнитного потока. Магнитный поток — это число линий магнитного поля, проходящих через катушку. Математическая формула для магнитного потока — Φ.B = BA cos θ. Если линии магнитного поля перпендикулярны поверхности катушки, то угол, образованный между линиями магнитного поля и нормалью, равен 0.oгде косинус равен 0o = 1. Если линии магнитного поля параллельны поверхности катушки, то образованный угол равен 90°.oгде косинус равен 90o = 0. Таким образом, магнитный поток имеет минимальное значение, когда линии магнитного поля параллельны поверхности катушки, и максимальное значение, когда линии магнитного поля перпендикулярны поверхности катушки.
Величина индуцированной ЭДС рассчитывается с использованием формулы закона индукции Фарадея:
Отрицательный знак указывает на то, что индуцированная электродвижущая сила генерирует электрический ток в направлении, противоположном направлению изменения магнитного потока. Это утверждение называется законом Ленца.
Правильный ответ — C.
4. Индуцированная ЭДС, возникающая в катушке, линейно возрастает со временем. Если площадь поверхности катушки остается постоянной, а магнитное поле перпендикулярно поверхности катушки, то возможный график магнитного поля для этого условия выглядит следующим образом…
Обсуждение
Величина индуцированной ЭДС рассчитывается с использованием формулы закона индукции Фарадея:
Если электрическое поле перпендикулярно поверхности катушки, то:
Информация :
Если магнитное поле перпендикулярно поверхности катушки, формула магнитного потока выглядит следующим образом:
B = магнитное поле, A = площадь поверхности катушки.
Площадь поверхности катушки имеет фиксированное значение, а магнитное поле перпендикулярно поверхности катушки, поэтому оно также имеет фиксированное значение.
Таким образом, исходя из приведенной выше формулы, можно заключить, что на величину индуцированной ЭДС влияет скорость изменения магнитного потока: чем выше скорость изменения магнитного потока, тем больше индуцированная ЭДС.
Правильный ответ — B.
Преобразователь
5. Обратите внимание на следующее утверждение!
1. Количество первичных обмоток меньше количества вторичных обмоток.
2. Первичное напряжение выше вторичного напряжения.
3. Первичный ток больше вторичного тока.
4. Первичная мощность меньше вторичной мощности.
Утверждение, соответствующее характеристикам повышающего трансформатора, звучит так…
А. утверждения 1 и 2
Б. утверждения 1 и 3
C. утверждения 2 и 3
D. утверждения 2 и 4
Обсуждение
Трансформатор — это устройство для изменения напряжения переменного тока. Существует два типа трансформаторов: повышающие и понижающие. Повышающие трансформаторы увеличивают напряжение, а понижающие — уменьшают.
Повышающий трансформатор предназначен для увеличения напряжения, в результате чего его характеристики становятся следующими:
1. Первичное напряжение меньше, вторичное напряжение больше.
2. Первичный электрический ток больше, вторичный электрический ток меньше.
3. Количество основных витков меньше, количество второстепенных витков больше.
Характеристики понижающего трансформатора заключаются в снижении напряжения, поэтому его характеристики следующие:
1. Первичное напряжение выше, вторичное напряжение ниже.
2. Первичный электрический ток меньше, вторичный электрический ток больше.
2. Количество основных витков больше, количество второстепенных витков меньше.
Электрическая мощность — это электрическая энергия, затраченная за определенный промежуток времени. Энергия сохраняется, следовательно, и мощность сохраняется. Поэтому электрическая энергия в первичной обмотке равна электрической энергии во вторичной обмотке, а значит, и электрическая мощность.
Формула электрической мощности:
П = VI
Описание: P = электрическая мощность, V = электрическое напряжение, I = электрический ток
Постоянная мощность, следовательно, исходя из этой формулы, делает вывод, что если электрическое напряжение велико, то электрический ток мал, так что произведение электрического напряжения и электрического тока имеет постоянное значение.
Правильный ответ — B.
