ЭМ индукция
методическая разработка по физике (10, 11 класс)

Задание 16 № 1503. На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведенному графику.

В какие промежутки времени амперметр покажет наличие тока в левой катушке?

1) от 1 с до 2 с и от 2,5 с до 5 с

2) только от 1 с до 2 с

3) от 0 с до 1 с и от 2 с до 2,5 с

4) только от 2,5 с до 5 с

Задание 16 № 3236. Плоский контур из проводника подключен к гальванометру и помещен в постоянное однородное магнитное поле. Стрелка гальванометра отклонится,

1) если контур неподвижен

2) если контур вращается

3) если контур движется поступательно

4) ни при каких условиях

 К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке. Направление магнитной индукции магнитного поля, возникшего в кольце, правильно показано стрелкой

1) 

2) 

3) 

4) 

 По прямому проводнику течет увеличивающийся во времени ток. В замкнутых контурах А и Б индукционные токи направлены в стороны

  Рядом с прямым бесконечным проводом, по которому течет постоянный ток , расположены два замкнутых контура А и Б. Если оба контура приближаются к проводнику, то токи в них направлены в стороны

1) 1 и 4

2) 1 и 3

3) 2 и 3

4) 2 и 4

Задание 16 № 4736. В некоторой области пространства создано однородное магнитное поле (см. рисунок). Квадратная металлическая рамка площади S движется через границу этой области с постоянной скоростью , направленной вдоль плоскости рамки и перпендикулярно вектору магнитной индукции . ЭДС индукции, генерируемая при этом в рамке, равна . Какой станет ЭДС, если так же будет двигаться квадратная рамка площади 4S, изготовленная из того же материала?

1) 

2) 

3) 

4) 

Решение.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, при изменении магнитного потока через замкнутый контур, в нем возникает ЭДС индукции, равная

Величина магнитного потока через рамку определяется выражением , где  — площадь части контура, которую пронизывает магнитное поле. Обозначим сторону рамки через , тогда изменение магнитного потока за время  равно  (рамка успеет сдвинуться на расстояние , при этом площадь  увеличится на ).

Таким образом, ЭДС индукции равна . Следовательно, если взять квадратную рамку с площадью в 4 раза больше, то ЭДС индукции увеличится в 2 раза и станет равна .

Правильный ответ: 3

1) 1 и 4

2) 1 и 3

3) 2 и 3

4) 2 и 4

Задание 16 № 4806. В некоторой области пространства создано однородное магнитное поле (см. рисунок). Квадратная металлическая рамка площади S пересекает границу области однородного магнитного поля с постоянной скоростью , направленной вдоль плоскости рамки и перпендикулярно вектору магнитной индукции . При этом в ней возникает ЭДС индукции .

Какой станет ЭДС, если так же будет двигаться квадратная рамка площади  изготовленная из того же материала?

1) 

2) 

3) 

4) 

Решение.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, при изменении магнитного потока через замкнутый контур, в нем возникает ЭДС индукции, равная

Величина магнитного потока через рамку определяется выражением , где  — площадь части контура, которую пронизывает магнитное поле. Обозначим сторону рамки через , тогда изменение магнитного потока за время  равно  (рамка успеет сдвинуться на расстояние , при этом площадь  увеличится на ).

Таким образом, ЭДС индукции равна . Следовательно, если взять квадратную рамку с площадью в 4 раза меньше, то ЭДС индукции уменьшится в 2 раза и станет равна .

Правильный ответ: 2

Задание 28 № 6509. Непосредственно над неподвижно закреплённой проволочной катушкой на её оси на пружине подвешен полосовой магнит (см. рисунок). Куда начнёт двигаться магнит сразу после замыкания ключа? Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы Вы использовали для объяснения

Решение.

1. Когда ключ разомкнут, тока в катушке нет, магнит висит неподвижно, и пружина растянута.

2. После замыкания ключа в катушке потечёт ток (от плюса к минусу источника напряжения) и индукция магнитного поля катушки (вблизи её оси) будет направлена вниз (правило буравчика).

3. Катушка с током аналогична полосовому магниту, северный полюс которого в данном случае расположен у её нижнего торца, а южный — у верхнего. Поскольку разноименные полюса магнитов притягиваются друг к другу, значит, магнит будет притягиваться к катушке (опускаться вниз)

Задание 28 № 5628. Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена с источником питания с ЭДС  и двумя одинаковыми резисторами R. Электрическая схема соединения показана на рис. 1. В начальный момент ключ в цепи разомкнут.

В момент времени t = 0 ключ замыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рис. 2. Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается до некоторого нового значения — . Определите значение силы тока . Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

Решение.

1. Сила тока определяется законом Ома для полной цепи:  где I — сила тока в цепи,  — сопротивление цепи, а  — ЭДС самоиндукции, возникающая только при изменении силы тока, и препятствующая его изменению согласно правилу Ленца.

2. До замыкания ключа  сила тока через амперметр определяется законом Ома для замкнутой цепи: 

3. При замыкании ключа сопротивление цепи скачком уменьшается в 2 раза, но ЭДС самоиндукции препятствует изменению силы тока через катушку. Поэтому сила тока через катушку при замыкании ключа не претерпевает скачка.

4. Постепенно ЭДС самоиндукции уменьшается до нуля, а сила тока через катушку плавно возрастает до стационарного значения: 

В зазоре между полюсами электромагнита создано сильное магнитное поле, линии индукции которого практически горизонтальны. Над зазором на некоторой высоте удерживают длинную плоскую медную пластинку, параллельную вертикальным поверхностям полюсов (см. рис.). Затем пластинку отпускают без начальной скорости, и она падает, проходя через зазор между полюсами, не касаясь их. Опишите, опираясь на физические законы, как и почему будет изменяться скорость пластинки во время ее падения.

Задание 28 № 2929. На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра.

В начальный момент времени ползунок реостата установлен в крайнем правом положении и неподвижен. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата влево. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с .

Решение.

1. Во время перемещения движка реостата показания амперметра будут плавно увеличиваться, а вольтметр будет регистрировать напряжение на концах вторичной обмотки. Примечание: для полного ответа не требуется объяснения показаний приборов в крайнем левом положении. (Когда движок придет в крайнее левоеположение и движение его прекратится, амперметр будет показывать постоянную силу тока в цепи, а напряжение, измеряемое вольтметром, окажется равным нулю.)

2. При перемещении ползунка влево сопротивление цепи уменьшается, а сила тока увеличивается в соответствии с законом Ома для полной цепи: , где R — сопротивление внешней цепи. Изменение тока, текущего по первичной обмотке трансформатора, вызывает изменение индукции магнитного поля, создаваемого этой обмоткой. Это приводит к изменению магнитного потока через вторичную обмотку трансформатора. В соответствии с законом индукции Фарадея возникает ЭДС индукции  во вторичной обмотке, а, следовательно, напряжние U  на ее концах, регистрируемое вольтметром.

Задание 28 № 2914. Замкнутое медное кольцо подвешено на длинных нитях вблизи катушки индуктивности, закрепленной на столе и подключенной к источнику постоянного тока (см. рисунок). Первоначально электрическая цепь катушки разомкнута. Как будет двигаться кольцо при замыкании цепи? Ответ поясните, используя физические закономерности.

Решение.

1. При замыкании цепи катушки начинает изменяться поток вектора магнитной индукции через кольцо. По закону электромагнитной индукции в кольце возникает ЭДС индукции, появляется индукционный ток. В соответствии с правилом Ленца взаимодействие токов в кольце и в катушке приводит к тому, что кольцо отталкивается от катушки.

2. Затем кольцо возвращается в исходное положение, т.к. индукционный ток препятствует возможным колебаниям кольца на нитях.

3. Индукционный ток в неподвижном кольце вблизи катушки с постоянным током равен нулю, магнитные свойства меди выражены слабо, поэтому, вернувшись в исходное положение равновесия, кольцо остается неподвижным.

 
Источник: ЕГЭ по физике