Идз. По двум параллельным медным проводам сечением

• Название: По двум параллельным медным проводам сечением
• Дата: 26.04.2022
• Размер: 44.65 Kb.
• Имя файла: idz3.docx
• Тип: Документы; #498541

1. 
   По двум параллельным медным проводам сечением S = 1 мм², находящимися на расстоянии r = 5 см друг от друга, течёт ток. Средняя скорость направленного движения электронов в каждом проводе <v> = 0.5 см/с, концентрация электронов n = 10²⁹ м^–3. Определить силу F взаимодействия между проводами, приходящуюся на l = 1 м длины. Заряд электрона q = –1.6×10^–19 Кл.
   
2. 
   Заряженная частица, прошедшая ускоряющую разность потенциалов U = 200 В, движется в однородном магнитном поле с индукцией В = 15.1 мТл по окружности радиусом R = 10 см. Определить отношение заряда частицы к её массе q/m и скорость vчастицы.
   
3. 
   Электрон, влетающий в вакууме в однородное магнитное поле, индукция которого В = 0.004 Тл, движется в нём по окружности радиуса R = 0.2 см. Масса электрона m = 9.1×10^–31 кг, заряд е = –1.6×10^–19 Кл. Найти разность потенциалов U, которую прошёл электрон перед тем, как влететь в магнитное поле.
   
4. 
   Протон движется в магнитном поле по окружности радиусом R = 40 см и делает полный оборот за Т = 2 мкс. Масса протона m = 1.67^–27 кг, его заряд е = 1.6×10^–19 Кл. Найти кинетическую энергию W протона и величину индукции В магнитного поля.
   
5. 
   Заряженная частица движется в магнитном поле по окружности со скоростью v = 10⁶ м/с. Индукция магнитного поля В = 0.3Тл, радиус окружности R = 4 см. Найти заряд qчастицы, если её кинетическая энергия W = 1.92×10^–15 Дж.
   
6. 
   Электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов U₀ = 1 кВ, попадает в вакууме в поле цилиндрического конденсатора, радиусы обкладок которого R₁ = 1 см и R₂ = 5 см. Направление скорости электрона в начальный момент перпендикулярно плоскости, проходящей через ось конденсатора. При каком напряжении U между обкладками электрон будет лететь внутри конденсатора по окружности?
   
7. 
   Определить скорость и период Т электронов, движущихся в однородном магнитном поле по винтовой линии радиусом R = 3 см и шагом винта h = 1 см. Индукция поля В = 4 мТл. Масса электрона m = 9.1×10^–31 кг, заряд е = –1.6×10^–19 Кл.
   
8. 
   Протон влетает в однородное магнитное поле под углом a = 30⁰ к направлению поля и движется по спирали, радиус которой равен R = 1.5 см. Индукция магнитного поля равна В = 0.1 Тл. Найти кинетическую энергию W протона. Масса протона m = 1.67×10^–27 кг, его заряд е = 1.6×10^–19 Кл.
   
9. 
   Какое число оборотов n может сделать внутри соленоида электрон, влетевший в него со скоростью v = 10⁶ м/с под углом a = 30⁰ к оси? По соленоиду с числом витков N = 10³ протекает ток I = 30 А. Удельный заряд электрона e/m = 1.76×10¹¹ Кл/кг.Параксиальный электронный пучок, прошедший разность потенциалов U= 900 В, вводится вдоль оси в длинный соленоид с однородным магнитным полем. Соленоид имеет n = 10³ витков на метр длины. Каковы должны быть магнитная индукция В и ток I в обмотке соленоида, чтобы электроны, вводимые под небольшими углами к оси, вновь возвращались на ось на расстоянии l = 0.2 м от места введения их в магнитное поле? Уд. заряд электрона e/m = 1.76×10¹¹ Кл/кг.
   
10. 
    Заряженная частица прошла ускоряющую разность потенциалов U= 104 В и вошла в скрещенные под прямым углом однородные электрическое (Е = 10⁴ В/м) и магнитное (В = 0.1 Тл) поля. Определить удельный заряд q/m частицы, если она, двигаясь перпендикулярно обоим полям, не испытывает отклонение от прямолинейной траектории.
    
11. 
    Электрон, находящийся в покое, ускоряется однородным электрическим полем. Через t = 30 мкс он влетает в магнитное поле, перпендикулярное электрическому. Чему равна индукция В магнитного поля, если нормальное ускорение электрона a_n превышает его тангенциальное ускорение a_t в 10⁴ раз? Удельный заряд электрона e/m = 1.76×10¹¹ Кл/кг.
    
12. 
    Протон влетает со скоростью v = 5×10⁵ м/с в совпадающие по направлению однородные электрическое (Е = 300 В/м) и магнитное (В = 4 мТл) поля. Определить для начального момента движения в поле ускорение а протона, если направление его скорости: 1) совпадает с направлением полей; 2) перпендикулярно этому направлению. Масса протона m = 1.67×10^–27 кг, его заряд е = 1.6×10^–19 Кл.
    
13. 
    Электрон влетает в пространство, где на него действуют два взаимно перпендикулярных магнитных поля, индукции которых соответственно равны В₁ = 1.73 мкТл и В₂ = 2.25 мкТл. Начальная скорость электрона v = 5×10⁵ м/с. Векторы индукции В₁ и В₂ перпендикулярны вектору скорости v. Определить траекторию движения электрона. Масса электрона m = 9.1×10^–31 кг, его заряд е = –1.6×10^–19 Кл.
    
14. 
    В однородном горизонтально направленном магнитном поле перпендикулярно его силовым линиям расположен медный проводник диаметром 3.2 мм, по проводнику течет ток 7 А. Вес проводника уравновешивается силой Ампера, действующей на него. Плотность меди равна 8900 кг/м³.
    

Чему равна индукция магнитного поля?

15. 
    Проводник длиной 20 см и массой 4 г подвешен на тонких непроводящих нитях одинаковой длины в вертикально направленном однородном магнитном поле. При пропускании по проводнику тока 10 А нити отклонились от вертикали на угол 45^°.
    

Найти индукцию магнитного поля.

16. 
    Проводник длиной 40 см, по которому протекает ток 25 А, совершил в магнитном поле с индукцией 2 Тл перемещение на 15 см. Направление перемещения проводника и вектор магнитной индукции перпендикулярны проводнику, а вектор магнитной индукции образует с направлением перемещения угол 30^°.
    

Какая работа совершена при перемещении проводника?

17. 
    По горизонтально расположенному проводнику длиной 20 см и массой 4 г течет ток 10 А. После помещения проводника в направленное перпендикулярно ему однородное магнитное поле проводник стал двигаться вверх с ускорением 4.9 м/с².
    

Определить индукцию и направление магнитного поля.

18. 
    Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле с индукцией 10^-2 Тл. Масса электрона 9.1×10^-31 кг, его заряд равен 1.60×10^-19 Кл.
    

Найти период обращения электрона.

19. 
    Замкнутая накоротко катушка, состоящая из 1000 витков проволоки, помещена в однородное магнитное поле, направленное вдоль оси катушки. Площадь поперечного сечения катушки 20 см², ее полное сопротивление 100 Ом.
    

Найти тепловую мощность, выделяющуюся в катушке, если индукция магнитного поля равномерно изменяется со скоростью 10^–2 Тл/с.

20. 
    В однородном магнитном поле с индукцией 5 мТл расположена замкнутая катушка диаметром 10 см, имеющая 10 витков. Ось катушки параллельна линиям поля, сопротивление ее 10 Ом.
    

Какой заряд пройдет по катушке, если ее повернуть на 180° относительно оси, перпендикулярной направлению поля?

21. 
    Проволочный виток, имеющий площадь 10 см², разрезан в некоторой точке, и в разрез включен конденсатор емкостью 10 мкФ. Виток помещен в однородное магнитное поле, силовые линии которого перпендикулярны плоскости витка. Индукция магнитного поля равномерно изменяется во времени со скоростью 5×10^–3 Тл/с.
    

Определить заряд конденсатора.

22. 
    Горизонтальный стержень длиной 1 м вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через один из его концов. Ось вращения образует угол 30° с линиями однородного магнитного поля с индукцией 50 мкТл. При вращении на концах стержня возникает разность потенциалов 1 мВ.
    

Найти частоту вращения стержня.

23. 
    Квадратная проволочная рамка со стороной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 0.5 Тл, перпендикулярном к плоскости рамки. По рамке, параллельно одной из ее сторон, без нарушения контакта скользит с постоянной скоростью 0.1 м/с перемычка, сопротивление которой 1 Ом.
    

Определить ток через перемычку. Сопротивлением рамки пренебречь.

24. 
    Два параллельных замкнутых на одном конце провода, расстояние между которыми 50 см, расположены в горизонтальной плоскости и находятся в однородном магнитном поле 5 мТл. Направление магнитного поля перпендикулярно плоскости, в которой расположены провода. На проводах лежит проводящая перемычка, которая может скользить по проводам без трения. Перемычка под действием внешней силы 10 мН движется с постоянной скоростью 2 м/с.
    

Пренебрегая сопротивлением проводов, найти сопротивление перемычки.

25. 
    Электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 1 кВ, влетел в однородное магнитное поле с индукцией 100 мТл перпендикулярно линиям поля. Масса электрона 9×10^–31 кг, заряд – 1.6×10^–19 Кл.
    

Какова должна быть минимальная протяженность поля в направлении, по которому летел электрон вне поля, чтобы скорость электрона изменила направление на противоположное?

26. 
    Электрон и протон, ускоренные одинаковой по модулю разностью потенциалов, влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Отношение радиусов кривизны их траекторий равно 0.023.
    

Найти отношение масс протона и электрона.

27. 
    Электрон (заряд – 1.6×10^–19 Кл) влетает в однородное электрическое поле напряженностью 10⁵ В/м перпендикулярно силовым линиям этого поля со скоростью 10⁵ м/с.
    

Каковы индукция и направление магнитного поля, которое нужно создать, чтобы электрон продолжал в этих полях двигаться по прямой линии?

28. 
    Заряженная частица, двигаясь в магнитном поле по дуге радиуса 2 см, прошла через свинцовую пластинку, расположенную на ее пути. После этого радиус кривизны траектории стал равным 1 см.
    

Определить относительное изменение энергии частицы.

29. 
    Однородные электростатическое и магнитное поля направлены перпендикулярно друг другу. Напряженность электростатического поля 1 кВ/м, индукция магнитного поля 1 мТл.
    

Какими должны быть направление и модуль скорости электрона, чтобы его движение в этих полях было прямолинейным?

30. 
    Однородное магнитное поле перпендикулярно плоскости медного кольца диаметром 20 см, сделанного из провода диаметром 2 мм. Удельное сопротивление меди 1.7×10^–8 Ом×м.
    

С какой скоростью должна изменяться магнитная индукция, чтобы в кольце протекал ток 10 А?

31. 
    Из провода длиной 1.2 м с погонным сопротивлением 2 Ом/м сделан прямоугольный замкнутый контур с соотношением сторон 2:1. Контур помещен в однородное магнитное поле с индукцией 100 мТл так, что линии поля перпендикулярны плоскости контура.
    

Какое количество электричества протечет по контуру, если его сделать квадратным?

32. 
     В цепь последовательно включены источник с ЭДС 1.2 В, реостат с сопротивлением 1 Ом и индуктивность 1 Гн. Сначала в цепи протекал постоянный ток, а затем, начиная с некоторого момента времени, сопротивление реостата начинают менять так, что ток в цепи уменьшается с постоянной скоростью 0.2 А/с.
    

Пренебрегая внутренним сопротивлением источника, найти сопротивление цепи спустя 2 с после начала уменьшения тока.

33. 
    В однородном магнитном поле с индукцией В находится квадратная рамка со стороной d. Плоскость рамки перпендикулярна направлению линий индукции. Сопротивление единицы длины провода, из которого изготовлена рамка, r. Поле имеет резко очерченную плоскую границу, параллельную стороне рамки. Какой ток пойдет по рамке, если ее выдвигать из магнитного поля с постоянной скоростью V перпендикулярно границе поля, и чему равен заряд, протекший по рамке к моменту ее полного извлечения из поля?
    
34. 
    В однородном магнитном поле с индукцией В расположена замкнутая катушка диаметром d с числом витков N. Плоскость катушки перпендикулярна линиям поля. Проволока, из которой намотана катушка, имеет площадь сечения S и удельное сопротивление r.
    

Какой заряд пройдет по катушке, если ее повернуть на 180° относительно оси, перпендикулярной линиям индукции магнитного поля.

35. 
    Два параллельных замкнутых на одном конце провода, расстояние между которыми 50 см, находятся в однородном магнитном поле с индукцией 5 мТл. Плоскость, в которой расположены провода, горизонтальна и перпендикулярна к направлению поля. На провода положен металлический мостик сопротивлением 0,625 Ом, который скользит по проводам без трения с постоянной скоростью под действием горизонтальной силы 100 мкН.
    

Пренебрегая сопротивлением проводов, найти скорость мостика.

36. 
    Металлический стержень длиной 10 см помещен в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл. Концы его замкнуты гибким проводом, находящимся вне поля. Сопротивление всей цепи 0,4 Ом.
    

Какая мощность потребуется для того, чтобы перемещать стержень перпендикулярно линиям индукции со скоростью 2 м/с? Скорость стержня перпендикулярна его длине.

37. 
    Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 1 мТл по винтовой линии с шагом 6,28 мм и радиусом 1 мм. Масса электрона 9,1×10^-31 кг, заряд электрона -1,6×10^-19 Кл.
    

Определить скорость электрона и угол, который образует вектор скорости электрона с направлением магнитного поля.

38. 
    К источнику с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 2 Ом подключены параллельно соединенные катушка с индуктивностью 4 Гн и резистор 10 Ом. Сопротивление катушки 5 Ом.
    

Какое количество теплоты выделится в катушке с резистором после их отключения от ЭДС?

39. 
    Электрон влетает со скоростью 10⁶м/с в область однородного электрического поля так, что вектор скорости составляет угол 75° с направлением силовых линий поля.
    

При какой напряженности поля электрон вылетит из него под углом 105° к направлению силовых линий? Протяженность поля между точками входа и выхода электрона из поля 10 см. Заряд и масса электрона 1,6×10^-19 Кл, 9,1×10^-31 кг.

40. 
    Электрон, ускоренный в однородном электрическом поле напряженностью Е=1,6 кВ/м, влетает в однородное магнитное поле с индукцией В=30 мТл и начинает двигаться по окружности радиусом R=2 мм.
    

Какой путь прошел электрон в электрическом поле? Начальная скорость электрона равна нулю, масса электрона m=9,1×10^-31 кг, заряд e= -1,6×10^-19 Кл.

41. 
    Частица массой 1 мкг, несущая заряд 0,1 мКл, движется по окружности в однородном магнитном поле с индукцией 100 мТл. В области магнитного поля создали однородное электрическое поле напряженностью 1 В/м. Силовые линии электрического поля параллельны линиям индукции. Определить смещение частицы вдоль силовых линий электрического поля за время, равное периоду обращения в магнитном поле.
    
42. 
    Металлический стержень длиной 1 м падает с высоты 10 м, оставаясь в плоскости падения все время параллельным поверхности земли.
    

Какая максимальная разность потенциалов возникнет между концами стержня, если создать однородное магнитное поле с индукцией 1 мТл, параллельное поверхности земли? Магнитное поле Земли не учитывать.

43. 
    Электрон, ускоренный в электрическом поле с Dj = 10 кВ , влетает в однородное магнитное поле с индукцией 10 мТл перпендикулярно линиям индукции. Масса электрона 9,1×10^-31 кг, заряд электрона -1,6×10^-19 Кл.
    

Чему равен радиус вращения электрона?

44. 
    Квадратная проволочная рамка расположена в однородном магнитном поле так, что ее плоскость составляет некоторый угол a с линиями индукции однородного магнитного поля. Когда магнитное поле равномерно убывает с некоторой скоростью DB/Dt , то в рамке индуцируется ЭДС индукции, равная 18 мВ. Если данную рамку превратить в прямоугольную с соотношением сторон 1:2 и расположить так, что плоскость рамки будет перпендикулярна линиям индукции, то при удвоенной скорости убывания магнитного поля ЭДС индукции в рамке составит 64 мВ.
    

Определить угол a.

45. Шины электростанции представляют собой медные полосы длиной L = 3 м, находящиеся на расстоянии d = 50 см одна от другой. При коротком замыкании по ним идёт ток I = 10⁴ А. С какой силой взаимодействуют при этом шины?

46.  Батарея из N = 100 аккумуляторов с ЭДС Е = 2,1Ви внутренним сопротивлением r = 0,003 Ом каждый соединена в m = 10 одинаковых параллельных групп. От батареи идут два параллельных провода на расстоянии d = 1 м один от другого. Определить силу взаимодействия, приходящуюся на L = 1 м длины проводов, в случае короткого замыкания.

47.  В однородном магнитном поле перпендикулярно его силовым линиям расположен прямолинейный медный проводник диаметром d = 3,2 мм, по которому течёт ток I = 7 А. Плотность меди r = 8900 кг/м³. Определить индукцию В магнитного поля, если вес проводника уравновешивается силой, действующий на проводник со стороны поля.

48. В однородном вертикальном магнитном поле, индукция которого В = 0,25 Тл, горизонтально подвешен на двух лёгких нитях прямолинейный проводник с линейной плотностью m/L = 2 г/см. После включения тока нити отклонились на угол a = 60⁰ от вертикали. Какой силы ток I течёт по проводнику?

49. Медный провод сечением S = 2 мм², согнутый в виде трёх сторон квадрата, может вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей через его крайние точки. Провод находится в однородном магнитном поле, направленном вертикально. Когда по проводу идёт ток I = 10 А, провод отклоняется от положения равновесия на угол a = 15⁰. Определить индукцию В магнитного поля. Плотность меди r = 8900 кг/м³.

50. Медный провод сечением S = 1 мм² согнут в виде полуокружности и имеет горизонтальную ось вращения, проходящую через его концы. Провод находится в однородном магнитном поле, направленным вертикально вверх. Какой ток I должен протекать по проводу, чтобы при индукции поля В = 0,1 Тл он отклонился от вертикального положения на угол a = 30⁰? Плотность меди r = 8900 кг/м³.

51. Стержень массой m = 1 кг лежит перпендикулярно рельсам, расстояние между которыми d = 50 см. Рельсы составляют с горизонтом угол a = 30⁰. Коэффициент трения стержня о рельсы m = 0,6. По стержню протекает ток I = 40 А. Какой должна быть индукция В вертикального магнитного поля, чтобы стержень начал двигаться вверх по рельсам?

52. По наклонной плоскости, составляющей угол a = 20⁰ с горизонтом, в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией В = 0,4 Тл равномерно движется вверх, сохраняя горизонтальное положение, металлический брусок длиной L = 10 см и массой m = 100 г, по которому течёт ток I = 18 А. С каким ускорением а будет двигаться брусок, если направление тока в нём изменить на противоположное?

53. В одной плоскости с бесконечно длинным прямолинейным проводником, по которому протекает ток I₁ = 1 А, расположена квадратная рамка со стороной а = 5 см. Расстояние от проводника до ближайшей ему стороны рамки L = 1 см. По рамке течёт ток I₂ = 5 А. Определить силу F, действующую на рамку.

54. Под длинной горизонтальной шиной на двух одинаковых пружинах с коэффициентом упругости k = 10 Н/м подвешен провод длиной L= 1 м. В отсутствии токов расстояние между шиной и проводом равно a = 1 см. Определить расстояние d между ними, если по шине и по проводу текут токи I = 10 А. Провод может перемещаться только в вертикальной плоскости.

55. Электрический ток I₁ = 2,5 А проходит по прямолинейному желобу со ртутью. На расстоянии, равном длине желоба, против его правого конца находится бесконечно длинный проводник, расположенный перпендикулярно желобу. Определить, на сколько уменьшилась сила давления DF ртути на дно желоба, когда по проводнику пропустили ток I₂ = 10 А.

56. В однородном магнитном поле, индукция которого В = 1 Тл, в плоскости перпендикулярной линиям индукции, расположен проводник в виде полукольца длиной L = 20 см, по которому течёт ток I = 1 А. Найти силу, действующую на проводник со стороны магнитного поля. Поле направлено перпендикулярно плоскости проводника.

57. По кольцу из медной проволоки идёт ток I = 10 А. Диаметр проволоки d = 0,5 мм. Радиус витка R = 10 см. При каком значении магнитной индукции разорвётся кольцо, если поместить его в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости кольца? Напряжение медной проволоки на разрыв s = 2×10⁸ Н/м².

58. Определить силу, действующую на прямолинейный проводник длиной l= 3 см с током I₁ = 6 А, если ближайший из концов этого проводника находится на расстоянии L = 5 см от другого длинного прямолинейного проводника с током I₂ = 5 А. Проводники находятся в одной плоскости, и угол между ними a = 30⁰.

59. Определить вращающий момент, действующий на рамку диаметром d = 4 см, которая помещена в однородное магнитное поле с индукцией В = 5 мТл. Плоскость рамки составляет с направлением поля угол b = 60⁰. По рамке течёт ток I = 5 А.

60. Кольцо, содержащее N = 20 витков, средний диаметр которых d = 0,24 м, помещено в магнитное поле с индукцией В = 25 мТл. Плоскость кольца составляет с направлением поля угол b = 30⁰. Определить вращающий момент М, действующий на кольцо, если ток в его витках I = 5 А.

61. Круговой виток радиусом R = 5 мм висит на упругой нити. Коэффициент упругости нити С = 5×10^-5 Н×м/град. Плоскость витка совпадает с направлением магнитного поля, индукция которого В = 0,1 Тл. Какой ток I прошёл через виток, если последний повернулся на угол = 5⁰?

62. Подвешенный за один конец намагниченный стержень совершает малые колебания в вертикальном магнитном поле. Масса стержня m = 120 г, его длина l = 20 см. Период колебаний этого маятника, который можно рассматривать как физический маятник, в два раза меньше периода его колебаний в отсутствии поля. Определить индукцию Bполя, если магнитный момент стержня р_M= 3 А×м².

63. Свободно вращающаяся рамка с током I = 1 А помещается в однородное магнитное поле. Определить индукцию В поля, если период колебаний рамки Т = 1 с. Площадь рамки S = 5 см ², момент инерции J = 10^-5 кг×м². Ось вращения перпендикулярна вектору магнитной индукции.

64. Определить градиент напряженности dH/dx неоднородного магнитного поля, если рамка с площадью S = 10 см² втягивается в это поле с силой F = 98 мН. Ток в рамке I = 4 А, плоскость рамки составляет с направлением поля угол b = 60⁰.

65. В неоднородном магнитном поле перпендикулярно линиям поля помещена рамка диаметром d = 4 см с током I = 5 А. Определить силу F, действующую на рамку со стороны поля, если рамка переместилась между точками с индукцией В₁ = 5 мТл и В₂ = 10 мТл, находящимися на расстоянии Dx = 6 см.

66. Две небольших одинаковых катушки расположены так, что их оси лежат на одной прямой. Расстояние между катушками d = 300 мм значительно превышает их линейные размеры. Число витков каждой катушки N = 200, радиус витков r = 10 мм. С какой силой F взаимодействуют катушки, если по ним протекают одинаковые токи I = 0,2 А?

67. На оси кольцевого проводника радиусом R = 25 см, по которому течёт ток I₁ = 200 А, расположено другое кольцо радиусом r = 3 см с током I₂ = 3.54 А. Определить силу F, действующую на второе кольцо, если плоскости колец параллельны, а расстояние между их центрами d = 1 см.

68. Определить силу F, действующую на электрон, летящий параллельно длинному прямолинейному проводнику на расстоянии r = 2 мм от его оси со скоростью v = 2×10⁶ м/с, когда в проводнике течёт ток I = 30 А. Заряд электрона

q = –1,6×10^–19 Кл.

69. Вычислить работу А, производимую на l = 1 м длины двух прямолинейных параллельных проводов, по каждому из которых течёт ток I = 25 А, если провода переместились с d₁ = 0.08 м до d₂ = 0.16 м друг от друга.

70. Проводник с током I = 3 А длиной L = 50 м перемещается со скоростью

v = 2.5×10² м/с в однородном магнитном поле с индукцией В = 0.2 мТл. Определить мощность Р генератора, расходуемую на перемещение проводника. Скорость проводника, его длина и направление магнитного поля взаимно перпендикулярны.

71. Плоский квадратный контур со стороной а = 10 см, по которому течёт ток I = 100 А, свободно установился в магнитном поле с индукцией В = 1 Тл. Определить работу А, совершаемую внешними силами при повороте контура относительно оси, проходящих через середины его противоположных сторон, на угол j = 60⁰.

72. Определить наибольшую потенциальную энергию W свободной круглой рамки с током I = 20 А, охватывающей площадь радиусом r = 5 см, если рамка находится в магнитном поле с индукцией В = 20 мкТл.

73. Проводник длиной L = 10 см движется перпендикулярно силовым линиям однородного магнитного поля с индукцией В = 0.2 Тл так, что направление скорости проводника составляет угол a = 30⁰ с вектором индукции поля. С какой скоростью vдвижется проводник , если между его концами возникает разность потенциалов U = 1 мВ?

74. Самолёт взлетает в северном полушарие с севера на юг со скоростью v = 360 км/ч под углом a = 30⁰ к плоскости горизонта. Индукция магнитного поля Земли В = 50 мкТл и силовые линии земного магнитного поля составляют с плоскостью горизонта угол b = 60⁰. Размах крыльев L = 20 м. Определить разность потенциалов U, возникающую между концами крыльев.

75. Рамка площадью S = 200 см² вращается равноускоренно с угловым ускорением e = 0.4 с^-2 относительно оси, лежащей в плоскости рамки и перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля В = 1 Тл. Определить среднее значение ЭДС индукции <Ei> за время, в течение которого магнитный поток, пронизывающий рамку, изменится в первый раз от максимального значения до нуля, если в начальный момент плоскость рамки совпадала с направлением магнитного поля, а начальная скорость вращения была равна нулю.

76. Плоская круглая катушка диаметром d = 1см, имеющая N = 200 витков, расположена в однородном магнитном поле В = 10 мТл так, что её плоскость совпадает с направлением поля. Катушка начинает совершать колебания таким образом, что угол между плоскостью катушки и направлением поля изменяется по закону j = j_msin (2pnt). Определить максимальное значение ЭДС Е_m, индуцируемой в катушке, если j_m = 10⁰, а частота колебаний n = 20 кГц.

77. Проводник длиной l = 4 см совершает в однородном магнитном поле с индукцией В = 0.2 Тл гармоническое колебательное движение с амплитудой А = 5 см. Проводник, его перемещение и направление магнитного поля взаимно перпендикулярны. Вычислить период Т колебаний проводника, если подводимая механическая мощность составляет Р = 10 мВт. Среднее значение тока за 0.5 периода <I> = 0.1 А. Направление тока в проводнике меняется на противоположное в моменты наибольшего отклонения проводника.

78. Свободно вращающаяся рамка с током I = 0.5 А помещается в однородное магнитное поле. Определить индукцию В поля, если период малых колебаний рамки Т = 1 с, площадь рамки S = 3.14×10^–2 м², Момент инерции J = 10^–4 кг×м². Ось вращения перпендикулярна вектору магнитной индукции.

79. В однородном магнитном поле с индукцией В = 5 мТл расположена замкнутая катушка с диаметром d = 10 см и имеющая N = 10 витков. Ось катушки параллельна линиям поля, её сопротивление R = 10 Ом. Какой заряд q пройдет по катушке, если её повернуть на 180⁰?

80. Индукция магнитного поля, пронизывающего проволочный контур с площадью 1 см² и сопротивлением R = 10 Ом, изменяется со временем по закону B = B₀ - kt, где к = 0.1 Тл/с. Вектор индукции поля перпендикулярен плоскости контура. Какой заряд q протечёт по проволоке контура за t = 1 мин?

81. С какой угловой скоростью w вращается медный стержень длиной l = 0.2 м в однородном магнитном поле с индукцией В = 0.5 Тл, если в нём возникает ЭДС индукции Е = 0.27 В. Ось вращения проходит через один из концов стержня, и плоскость вращения составляет с направлением поля угол a = 60⁰.

82. Тонкий металлический стержень длиной l = 50 см вращается в однородном магнитном поле с индукцией В = 10 мТл вокруг перпендикулярной к стержню оси, отстоящей от одного их его концов на расстоянии = 25 см на продолжении стержня, делая n = 100 об/мин. Найти разность потенциалов U, возникающую между концами стержня, если угол между осью вращения и вектором магнитной индукции равен a = 60⁰.

83. Металлический диск радиусом r = 0.3 м вращается с угловой скоростью w = 100 рад/с вокруг оси проходящей через его центр. Плоскость вращения перпендикулярна магнитному полю с индукцией В = 0.3 Тл. Определить разность потенциалов Dj, которая возникает между центром и краем диска.

84. В горизонтально направленном магнитном поле с индукцией В = 0.1 Тл расположены две вертикальные шины, соединённые сопротивлением R = 0.5 Ом. По шинам без трения может скользить проводник из константана (удельное сопротивление r = 0.5 мкОм×м, плотность d = 8.88×10³ кг/м³) диаметром d = 2 мм и длиной l = 1 м. Найти значение установившейся скорости v движения проводника. Сопротивлением шин и мест контакта пренебречь.

85. По двум проводящим шинам, установленных под углом a = 30⁰ к горизонту, скользит вниз металлический брусок массой m = 1 кг. В окружающем шины пространстве создано однородное магнитное поле с индукцией В = 1 Тл, перпендикулярное плоскости, в которой перемещается брусок. Вверху шины соединены проводником с сопротивлением R = 1 Ом. Коэффициент трения между поверхностями шин и бруска m = 0.2, расстояние между шинами l = 1 м. Найти установившееся значение скорости v бруска.

86. Квадратная рамка со стороной а = 1.5 м движется с постоянной скоростью v = 100 м/с в направлении, перпендикулярном бесконечно длинному проводнику с током I = 5 А, лежащему в плоскости рамки параллельно одной из её сторон. В некоторый момент времени расстояние от проводника до ближайшей стороны рамки равно l = 0.5 м. Какова ЭДС Е, индуцируемая в рамке?

87. К источнику тока с ЭДС Е = 0.5 В и ничтожно малым внутренним сопротивление присоединены два металлических стержня, расположенные горизонтально и параллельно друг другу. Расстояние между стержнями l = 20 см. Стержни находятся в однородном магнитном поле, направленном вертикально. Магнитная индукция В = 1.5 Тл. По стержням под действием сил поля скользит со скоростью v = 1 м/с прямолинейный провод сопротивлением R = 0.02 Ом. Сопротивление стержней пренебрежимо мало. Определить: 1) силу тока I в цепи; 2) силу F, действующую на провод со стороны поля; 3) мощность Р₁, расходуемую на движение провода; 4) мощность Р₂, расходуемую на нагревание провода.

88. Проволочное кольцо радиуса r = 2 см находится в однородном магнитном поле, индукция которого перпендикулярна плоскости кольца и меняется с течением времени по закону B = kt, где к = 100 мТл/с. Определить напряжённость Е электрического поля в кольце.

89. Однослойная катушка диаметром D = 5 см помещена в однородное магнитное поле, направленное вдоль оси катушки. Индукция магнитного поля изменяется со временем по закону B = kt, где к = 10 мТ/с. Катушка содержит N = 1000 витков медного провода сечением S = 0.2 мм². Концы катушки соединены перемычкой, имеющей малое сопротивление. Удельное сопротивление меди r = 1.7×10^-8 Ом.м. Определить тепловую мощность Р, выделяющуюся в катушке.

90. Внутри соленоида длинной l = 50 см и числом витков N = 300, находящегося в вакууме, имеется металлическое кольцо, которое охватывает площадь S = 5 см². Сопротивление кольца R = 0.02 Ом. Плоскость кольца перпендикулярна оси соленоида. Ток в соленоиде нарастает по закону I = kt, где k = 1 А/с. Чему равна сила f, действующая на единицу длины кольца, через t = 5 с после включения тока ?

91. Металлическое кольцо радиусом r = 2 см расположено внутри длинного соленоида с плотностью намотки n = 500 витков на метр. Плоскость кольца перпендикулярна оси соленоида. Через соленоид пропускается ток, изменяющийся по закону I = I₀ - kt, где I₀= 10 А, k = 0.1 А/с. Найти силу F, растягивающую кольцо, в момент времени t =10 с, если сопротивление кольца R = 10^-3 Ом.

92. В однородном магнитном поле, которое во времени изменяется по закону B = B₀ + B₁sin (2pnt), где В₀ = 0.1 Тл, В₁ = 0.02 Тл, n = 5 Гц, вращается плоская круглая катушка диаметром d = 1 см, имеющая N = 60 витков, с угловой скоростью w = 80 рад/с. Ось вращения катушки совпадает с её диаметром и перпендикулярна направлению поля. Определить мгновенное значение ЭДС Е_i, индуцируемой в катушке, через t = 10 с после включения поля.

93. Рамка площадью S = 200 см² равномерно вращается с частотой n = 10 об/с относительно оси, лежащей в плоскости рамки и перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля (В = 0.2 Тл). Каково среднее значение ЭДС индукции <E_i> за время, в течение которого магнитный поток, пронизывающий рамку, изменится от максимального значения до нуля?

94. Определить напряжённость H и индукцию B магнитного поля, создаваемого двумя длинными параллельными проводниками, расположенными на расстоянии d = 5 см один от другого, в точке, находящейся на расстоянии r₁ = 4 см от одного проводника и r₂ = 3 см от другого. По проводникам протекают токи I₁ = 15 А и I₂ = 20 А соответственно. Рассмотреть случаи: 1) одинакового и 2) противоположного направления токов.

95. Определить напряжённость H магнитного поля, создаваемого током I = 6 А, текущим по проводу, согнутому в виде прямоугольника со сторонами a = 16 см и b = 30 см, в его центре.

96. По тонкому проволочному кольцу течёт ток. Не изменяя силы тока в проводнике, ему придали форму квадрата. Во сколько раз изменилась магнитная индукцияв центре контура?

97. По проводу, согнутому в виде кольца радиусом R = 10 см, течёт ток I = 5 А. Найти индукцию B магнитного поля: а) в центре кольца; б) в точке A, лежащей на перпендикуляре к плоскости кольца, восставленном из его центра, на расстоянии a = 5 см от центра.

98. В условиях предыдущей задачи определить, при каком значении радиуса R кольца индукция магнитного поля в точке A примет максимальное значение B_max? Вычислить эту величину.

99. Одним из устройств для создания слабых магнитных полей являются ²кольца Гельмгольца". Простейшей моделью этого устройства являются два одинаковые по размерам проволочных параллельных кольца с током, имеющие общую ось. Расстояние между кольцами равно их радиусу. Рассчитать магнитную индукцию B в: а) геометрическом центре между кольцами; б) в центре одного из колец. Ток через кольца I = 1 А, радиус R = 45 мм.

100. Тонкая лента шириной b= 40 см свернута в трубку радиусом R = 30 см. По ленте течёт равномерно распределённый по ширине ленты ток I = 200 А. Определить магнитную индукцию B на оси трубки в двух точках: 1) в средней точке; 2) в точке, совпадающей с концом трубки.

101. Из проволоки диаметром d = 1 мм надо намотать соленоид, внутри которого напряжённость H магнитного поля должна быть равна 20 кА/м. Предельная сила тока I, которую можно пропускать по проволоке, равна 5 А. Из какого числа k слоёв будет состоять обмотка соленоида, если витки намотаны плотно друг к другу? Диаметр катушки считать малым по сравнению с её длиной.

102. По кольцу течёт ток. На оси кольца на расстоянии d = 80 см от его плоскости магнитная индукция равна B = 8 нТл. Определить магнитный момент p_м кольца с током. Радиус кольца много меньше величины d.

103. Вычислить магнитный момент p_м плоской катушки, содержащей N = 5 витков радиусом R =10 см. Ток I =5 А.

104. По приближённым представлениям теории Бора, электрон в атоме водорода движется вокруг ядра по круговой орбите, радиус которой r = 5,3×10^–9 см. Определить магнитную индукцию B поля, создаваемого электроном в центре круговой орбиты, и отношение магнитного момента p_м к моменту импульса L электрона. Заряд электрона e = –1,6×10^-19 Кл, масса электрона m = 9,1×10^–31 кг.

105. По тонкому стержню длиной l = 20 см равномерно распредёлен заряд q = 240 нКл. Стержень приведён во вращение с постоянной угловой скоростью w = 10 рад/с относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его середину. Определить: 1) магнитный момент p_м, обусловленный вращением стержня; 2) отношение магнитного момента к моменту импульса p_м/L, если стержень имеет массу m = 12 г.

106. Средняя линия магнитной индукции в магнитопроводе, сечение которого S = 25 см², проходит l₁ = 40 см в железе (m = 500) и l₂ = 0,2 см в воздушном зазоре. Определить магнитное сопротивление R_м магнитопровода.

107. Для определения магнитной проницаемости по методу Столетова на железное кольцо с длиной окружности (по средней линии) l₁ = 200 см и прорезью в l₂ = 1 см намотано N = 1000 витков провода. Найти магнитную проницаемость m железа, если при токе I = 10 А в обмотке кольца магнитная индукция B в его зазоре равна 0,8 Тл.

108. Кусок провода длиной l = 2 м складывается вдвое и его концы замыкаются. Затем провод растягивается в квадрат (без размыкания электрических контактов) так, что плоскость квадрата образует с линиями индукции однородного магнитного поля угол a = 60⁰. Индукция поля В = 5 мТл. Сопротивление провода R = 1 Ом. Какой заряд q пройдёт через контур?

109. На деревянный цилиндр, длина которого l = 20 см и значительно больше его диаметра, навиты две медные обмотки с сечением провода S по 6 мм² каждая. Одна из обмоток замкнута накоротко. Какое количество электричества q индуцируется в ней, если другую обмотку присоединить к аккумулятору с ЭДС Е = 2 В и ничтожно малым внутренним сопротивлением? Удельное сопротивление меди r = 1.7×10^-8 Ом×м.

110. Определить индуктивность L двухпроводной линии на l = 1 км длины, если провода находятся на расстоянии d = 0.1 м один от другого. Диаметр каждого из проводов 2r = 2 мм. Полем внутри проводов пренебречь.

111. Определить ёмкость С и индуктивность L единицы длины l кабеля, рассматривая его как цилиндрический конденсатор, у которого радиус внутреннего проводника r₁ = 1 мм, внешнего – r₂ = 6 мм. Диэлектриком служит полиэтилен (e = 2.3). Магнитным полем внутри проводников пренебречь.

112. В катушке при равномерном изменении тока DI = 5 А за Dt = 1 с возникает ЭДС самоиндукции Е_i = 2 В. При пропускании через катушку постоянного тока возникает магнитный поток Ф = 2 Вб. Определить силу постоянного тока I и энергию магнитного поля W при пропускании через катушку постоянного тока.

113. Катушка индуктивностью L = 4.5 Гн, имеющая сопротивление R_L = 3 Ом, соединена параллельно с резистором сопротивлением R = 10 Ом и подключена к источнику ЭДС Е = 9 В и внутренним сопротивлением r = 2 Ом. Какое количество тепла Q выделится в катушке и резисторе после отключения источника тока?

114. Обмотка воздушного соленоида диаметром d = 6 см и длиной l = 30 см, с числом витков N = 150 изготовлена из провода с удельным сопротивлением r = 1 мкОм×м. К обмотке приложено напряжение U = 24 В. Найти индукцию В магнитного поля внутри соленоида, объёмную плотность энергии w этого поля и мощность Р, рассеянную в обмотке.

115. Определить энергию магнитного поля W внутри однослойного соленоида диаметром d = 2 см и длиной l = 20 см, содержащего N = 8×10³ витков провода, по которым проходит ток I = 0.5 А. Считать это поле однородным, а его напряженность равной напряженности в центре соленоида.

116. То же, что и в предыдущей задаче, но относительно оси, проходящей через один из концов стержня.

117. Тонкое кольцо радиусом R = 10 см несет заряд q = 10 нКл. Кольцо равномерно вращается с частотой n = 10 об/c относительно оси, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через его центр. Найти: 1) магнитный момент p_м кругового тока, создаваемого кольцом; 2) отношение магнитного момента к моменту импульса p_м/L, если масса m кольца равна 10 г.

118. Диск радиусом R = 8 см заряжен равномерно распределённым по поверхности зарядом q = 300 нКл. Диск равномерно вращается с частотой n = 10 об/c относительно оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через его центр. Определить: 1) магнитный момент p_м кругового тока, создаваемого диском; 2) отношение магнитного момента к моменту импульса

p_м/L, если масса m диска равна 80 г.

119. Тонкостенная металлическая сфера радиусом R = 10 см несет равномерно распределённый по её поверхности заряд q = 3 мкКл. Сфера равномерно вращается с угловой скоростью w = 20 рад/c относительно оси, проходящей через центр сферы. Найти: 1) магнитный момент p_м кругового тока, создаваемый вращением сферы; 2) отношение магнитного момента к моменту импульса p_м/L если масса сферы m равна 100 г.

120. По объёму шара радиусом R = 10 см равномерно распределён заряд q = 1 мкКл. Шар равномерно вращается с угловой скоростью w = 100 рад/с относительно оси, проходящей через его центр. Определить: 1) магнитный момент p_м кругового тока, обусловленный вращением шара; 2) отношение магнитного момента к моменту импульса p_м/L, если масса шара m равна 500 г.

121. Электрон движется со скоростью v = 60 км/с. Определить индукцию B магнитного поля, возникающего на расстоянии r = 0,5 см от электрона, если угол между направлением его скорости и радиусом-вектором, проведённым в точку, где определяется поле, составляет 70⁰. Заряд электрона e = –1,6×10^–19 Кл.

122. Плотность тока j в длинном медном проводе диаметром d = 1,2 см равна 2,5 А/см². 1) Найти напряжённость H магнитного поля на расстоянии r = 6 мм от оси проводника. 2) Вычислить магнитный поток Ф_т внутри провода, приходящийся на L = 1 м его длины. (Имеется в виду поток, пронизывающий одну из половин осевого сечения провода.)

123. Ток I= 10 А течёт по полой тонкостенной трубе радиусом R = 8 см и возвращается по сплошному проводнику радиусом r = 2 мм по оси трубы. Длина трубы L = 24 м. Чему равен магнитный поток Ф_т такой системы? Магнитным полем внутри металла пренебречь.

124. Вычислить поток магнитной индукции Ф_т между двумя параллельными проводами радиуса R = 4 мм, находящимися на расстоянии d = 1,5 см, если по ним идёт ток I= 10 А и их длина L = 1 км.

125. Плоская квадратная рамка со стороной a = 20 см лежит в одной плоскости с бесконечно длинным прямым проводом, по которому течёт ток I = 100 А. Рамка расположена так, что ближайшая к проводу сторона параллельна ему и находится на расстоянии L = 10 см от провода. Определить магнитный поток Ф_т, пронизывающий рамку.

126. По двум длинным параллельным проводникам, находящимся на расстоянии L= 30 см, проходит ток I = 20 А. Между проводниками в одной плоскости с ними расположена равноудалённая от них рамка площадью S= ab, где a= 10 см, b= 100 см. Вычислить магнитный поток Ф_тчерез рамку.