- Главная
- Разное
- Образование
- Спорт
- Естествознание
- Природоведение
- Религиоведение
- Французский язык
- Черчение
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, фоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
Презентация, доклад на тему Методические указания к решению задач по физике на тему Электромагнитная индукция
Содержание
- 1. Методические указания к решению задач по физике на тему Электромагнитная индукция
- 2. Основные формулыМагнитный поток Ф через плоский контур
- 3. где i – ЭДС индукции, возникающая в
- 4. Индуктивность соленоидаL = 0 n2 l S,
- 5. Примеры решения задачПример 1. Магнитный момент соленоида
- 6. Пример 2. Сила тока в соленоиде изменяется
- 7. Пример 3. Скат плывет горизонтально со скоростью
- 8. Пример 4. При индукции магнитного поля 0,1
- 9. Пример 5. Для магнитной обработки виноматериалов и
Основные формулыМагнитный поток Ф через плоский контур площадью S:а) в случае однородного поляФ = BS cos = BnS, где - угол между вектором нормали к плоскости контура и вектором магнитной индукции; Bn – проекция
Слайд 1Методические указания к решению задач по физике на тему "Электромагнитная индукция"
З.М.Кенжаев
Слайд 2Основные формулы
Магнитный поток Ф через плоский контур площадью S:
а) в случае
однородного поля
Ф = BS cos = BnS, где - угол между вектором нормали к плоскости контура и вектором магнитной индукции; Bn – проекция вектора В на нормаль n (Bn = B cos );
Потокосцепление, т.е. полный магнитный поток
= NФ, где Ф – магнитный поток через один виток; N – число витков.
Работа по перемещению замкнутого контура с током I в магнитном поле определяется соотношением
A = I Ф,
где Ф – изменение магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром.
Основной закон электромагнитной индукции (закон Фарадея-Максвелла)
Ф = BS cos = BnS, где - угол между вектором нормали к плоскости контура и вектором магнитной индукции; Bn – проекция вектора В на нормаль n (Bn = B cos );
Потокосцепление, т.е. полный магнитный поток
= NФ, где Ф – магнитный поток через один виток; N – число витков.
Работа по перемещению замкнутого контура с током I в магнитном поле определяется соотношением
A = I Ф,
где Ф – изменение магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром.
Основной закон электромагнитной индукции (закон Фарадея-Максвелла)
Слайд 3где i – ЭДС индукции, возникающая в контуре; dФ/dt – скорость
изменения магнитного потока, N – число витков контура; - потокосцепление
( = NФ).
Разность потенциалов U на концах проводника длиной l, движущегося со скоростью υ в однородном магнитном поле с индукцией В, выражается формулой
U = Blυ sin , где - угол между направлениями векторов v и B.
Заряд, протекающий по замкнутому контуру при изменении на величину потокосцепления, пронизывающего все витки контура, выражается формулой
q = /R,
где R – сопротивление контура.
Индуктивность контура
L = /I.
ЭДС самоиндукции
где - скорость изменения силы тока.
Разность потенциалов U на концах проводника длиной l, движущегося со скоростью υ в однородном магнитном поле с индукцией В, выражается формулой
U = Blυ sin , где - угол между направлениями векторов v и B.
Заряд, протекающий по замкнутому контуру при изменении на величину потокосцепления, пронизывающего все витки контура, выражается формулой
q = /R,
где R – сопротивление контура.
Индуктивность контура
L = /I.
ЭДС самоиндукции
где - скорость изменения силы тока.
Слайд 4Индуктивность соленоида
L = 0 n2 l S,
где l – длина соленоида,
S – площадь его поперечного сечения; n – число витков на единицу его длины.
ЭДС взаимной индукции
где - коэффициент взаимной индукции.
Магнитная энергия W контура с током I
W = LI2/2, где L – индуктивность контура.
Объемная плотность энергии w0 однородного магнитного поля
w0 = BH/2 =0H2/2 = B2/(20).
ЭДС взаимной индукции
где - коэффициент взаимной индукции.
Магнитная энергия W контура с током I
W = LI2/2, где L – индуктивность контура.
Объемная плотность энергии w0 однородного магнитного поля
w0 = BH/2 =0H2/2 = B2/(20).
Слайд 5Примеры решения задач
Пример 1. Магнитный момент соленоида 2 А∙м2. Найти поток
магнитной индукции сквозь соленоид. Длина соленоида равна 30 см.
Дано:
pm= 2 А ×м2 ; m = 1 ;
l = 30 см = 0,3 м
Ф = ?
Решение
Магнитный момент соленоида складывается из магнитных моментов каждого витка pi = I S, где I - сила тока в обмотке, S - площадь поперечного сечения соленоида:
pm= N I S (1)
Из определения потока Ф вектора магнитной индукции В
Ф =B S = m0mI S N. (2)
Используя (1) и (2), получаем:
Ф = m0 pm/l =4p 10-7 ×2/0,3 = 8,37×10-6 Вб.
Ответ: Ф = 8,37 мВб.
Дано:
pm= 2 А ×м2 ; m = 1 ;
l = 30 см = 0,3 м
Ф = ?
Решение
Магнитный момент соленоида складывается из магнитных моментов каждого витка pi = I S, где I - сила тока в обмотке, S - площадь поперечного сечения соленоида:
pm= N I S (1)
Из определения потока Ф вектора магнитной индукции В
Ф =B S = m0mI S N. (2)
Используя (1) и (2), получаем:
Ф = m0 pm/l =4p 10-7 ×2/0,3 = 8,37×10-6 Вб.
Ответ: Ф = 8,37 мВб.
Слайд 6Пример 2. Сила тока в соленоиде изменяется по закону I =
20 t – t3. Индуктивность соленоида 5 Гн. Какая ЭДС самоиндукции будет в соленоиде через 2 с?
Дано:
I = 20 t – t 3 ;
t = 2 c; L = 5 Гн
e инд = ?
Решение
Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея
e инд = - dФ/dt
Из определения индуктивности магнитного контура Ф = L I, где I– сила тока в контуре, а L – его индуктивность. Тогда
e инд = - L dI/dt = L (20 – 3 t 2) = 5(20 - 3∙22) = 40 B.
Ответ: e инд = 40 В.
Дано:
I = 20 t – t 3 ;
t = 2 c; L = 5 Гн
e инд = ?
Решение
Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея
e инд = - dФ/dt
Из определения индуктивности магнитного контура Ф = L I, где I– сила тока в контуре, а L – его индуктивность. Тогда
e инд = - L dI/dt = L (20 – 3 t 2) = 5(20 - 3∙22) = 40 B.
Ответ: e инд = 40 В.
Слайд 7Пример 3. Скат плывет горизонтально со скоростью 2 м/с. Определить разность потенциалов,
возникающую между концами боковых плавников рыбы, если вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли равна 510–5 Тл. Ширина рыбы 30 см.
Дано:
v = 2 м/с;
l = 30 см = 0,3 м;
B^ = 5 ×10-5 Тл
U = ?
Решение
При движении ската пересекаются силовые линии магнитного поля Земли; при этом за время dt рыба проходит путь dx и происходит изменение магнитного потока
dФ = B^dS = B^l dx = B^ l v dt
На концах боковых плавников возникает разность потенциалов согласно закону электромагнитной индукции:
U = |e инд| = dФ/dt = B^ l v = 5 ×10-5 ×0,3 ×2 = 30 мкВ.
Ответ: U = 30 мкВ .
Дано:
v = 2 м/с;
l = 30 см = 0,3 м;
B^ = 5 ×10-5 Тл
U = ?
Решение
При движении ската пересекаются силовые линии магнитного поля Земли; при этом за время dt рыба проходит путь dx и происходит изменение магнитного потока
dФ = B^dS = B^l dx = B^ l v dt
На концах боковых плавников возникает разность потенциалов согласно закону электромагнитной индукции:
U = |e инд| = dФ/dt = B^ l v = 5 ×10-5 ×0,3 ×2 = 30 мкВ.
Ответ: U = 30 мкВ .
Слайд 8Пример 4. При индукции магнитного поля 0,1 Тл плотность энергии магнитного
поля в железе 10 Дж/м3. Какова относительная магнитная проницаемость железа при этих условиях и величина напряженности магнитного поля?
Дано:
B = 0,1 Тл;
w = 10 Дж/м3 ;
m0 =4 p 10-7 Гн /м
m = ? H = ?
Решение
Плотность энергии магнитного поля в магнетике
w = BH/2 = B2/(20)
Отсюда находим
H = 2w/B;
m = B2/(2m0w)
Подставив численные данные, получим
Ответ: m = 398 @ 400; H =200 А/м .
Дано:
B = 0,1 Тл;
w = 10 Дж/м3 ;
m0 =4 p 10-7 Гн /м
m = ? H = ?
Решение
Плотность энергии магнитного поля в магнетике
w = BH/2 = B2/(20)
Отсюда находим
H = 2w/B;
m = B2/(2m0w)
Подставив численные данные, получим
Ответ: m = 398 @ 400; H =200 А/м .
Слайд 9Пример 5. Для магнитной обработки виноматериалов и питьевой воды используют установку
на электромагнитах (рис.19), потребляющих мощность 2,4 кВт. Индукция магнитного поля в рабочем зазоре 15,1× 10-2 Тл. Определить КПД установки, если ее производительность 100 м3/час.
Дано:
Nпотр = 2,4 ×103 Вт;
B = 15,1× 10-2 Тл;
m = 1 ;
Q = 200 м3/час =1/18 м3/с
h = ?
Решение
По определению коэффициента полезного действия
h = Аполезн/Азатр (1)
Затраченная работа равна потребляемой из сети энергии
Азатр = Nпотр Dt, (2)
где Dt – отрезок времени.
Полезная работа состоит в намагничивании протекающей жидкости в объеме
V = Q Dt.
Эта работа равна энергии магнитного поля, создаваемого в зазоре:
Аполезн = Wм = w V = B2 V/(20) = B2 Q Dt /20. (3)
Подставив (3) и (2) в (1), получаем КПД:
h = B2 Q /(20 Nпотр) = 1,52 /(18 ×2 ×12,56 ×10-7× 2,4 ×103) = 0,104.
Ответ: КПД составляет 10,4 % .
Дано:
Nпотр = 2,4 ×103 Вт;
B = 15,1× 10-2 Тл;
m = 1 ;
Q = 200 м3/час =1/18 м3/с
h = ?
Решение
По определению коэффициента полезного действия
h = Аполезн/Азатр (1)
Затраченная работа равна потребляемой из сети энергии
Азатр = Nпотр Dt, (2)
где Dt – отрезок времени.
Полезная работа состоит в намагничивании протекающей жидкости в объеме
V = Q Dt.
Эта работа равна энергии магнитного поля, создаваемого в зазоре:
Аполезн = Wм = w V = B2 V/(20) = B2 Q Dt /20. (3)
Подставив (3) и (2) в (1), получаем КПД:
h = B2 Q /(20 Nпотр) = 1,52 /(18 ×2 ×12,56 ×10-7× 2,4 ×103) = 0,104.
Ответ: КПД составляет 10,4 % .
