Том-1_РУ-1. Учебное пособие для студентов инженерно технических специальностей высших учебных заведений. Донецк

• Название: Учебное пособие для студентов инженерно технических специальностей высших учебных заведений. Донецк
• Дата: 21.04.2022
• Размер: 2.41 Mb.
• Имя файла: Том-1_РУ-1.pdf
• Тип: Учебное пособие; #489103
• страница: 18 из 20

Обратите внимание!
Векторную величину
B

, являющуюся силовой характеристикой магнит- ного поля, логично было бы по аналогии с напряженностью
E

электрического поля назвать напряженностью магнитного поля. Однако по историческим при- чинам основную характеристику магнитного поля назвали «магнитной индук- цией». Название «напряженность магнитного поля» оказалось присвоенным вспомогательной величине
H

, аналогичной вспомогательной характеристике
D

электрического поля. Напомним, что
D

– электростатическая индукция, ко- торая имеет второе название – вектор электрического смещения.
Различайте следующие, близкие по звучанию, термины
Магнитная индукция – векторная величина
B

, являющаяся силовой характе- ристикой магнитного поля. Магнитная индукция численно равна отношению максимального вращающего момента, действующего на контур с током в одно- родном магнитном поле, к произведению силы тока в контуре на его площадь.
Электромагнитная индукция – явление возникновения электродвижущей си- лы в проводящем контуре при любом изменении магнитного потока, пронизы- вающего этот контур.
Самоиндукция – явление возникновения электродвижущей силы в проводящем контуре при изменении электрического тока, идущего по этому контуру.
Взаимоиндукция – явление возникновения электродвижущей силы в одном из контуров при изменении силы электрического тока в другом контуре.
Термин применяется к объектам, к которым его применять нельзя
Коэрцитивная сила – напряженность магнитного поля, в котором ферромаг- нитный образец, первоначально намагниченный до насыщения, полностью размагничивается. Термин не имеет ничего общего с термином «сила» из курса механики.

Электромагнетизм
212
 Изучив раздел «Электромагнетизм»,
студент должен ЗНАТЬ:
Суть понятий:
Магнитное поле, линии магнитной индукции, элемент тока. Магнетик, пара- магнетик, диамагнетик, ферромагнетик, коэрцитивная сила, гистерезис, домен.
Индукционный ток. Эдс индукции.
Определения физических величин, их единицы измерения и формулы, по ко-
торым рассчитываются величины:
Магнитная индукция, напряженность магнитного поля. Магнитная проницае- мость, магнитная восприимчивость, намагниченность. Магнитный поток, пото- косцепление, магнитный момент. Индуктивность.
Гипотезы:
Гипотеза Ампера.
Законы:
Закон Био-Савара-Лапласа. Закон полного тока. Принцип суперпозиции полей.
Закон Ампера. Закон электромагнитной индукции. Закон Кюри. Закон Кюри-
Вейса.
Явления:
Эффект Холла. Явление электромагнитной индукции. Явление самоиндукции,
Явление взаимоиндукции.
Формулы:
Связь магнитной индукции с напряженностью магнитного поля. Расчет маг- нитной индукции и напряженности магнитных полей прямого тока, кругового тока, соленоида. Сила взаимодействия бесконечно длинных параллельных то- ков. Вращающий момент, действующий на рамку с током в магнитном поле.
Сила Лоренца. Эдс Холла. Работа перемещения контура с током и проводника с током в магнитном поле. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля, объемная плотность энергии магнитного поля. Токи замыкания и размыкания.
Графики:
Графики зависимости намагниченности, магнитной индукции и магнитной проницаемости ферромагнетиков от напряженности внешнего намагничиваю- щего поля. Петля гистерезиса.
Классические опыты:
Опыт Эрстеда. Опыты Ампера. Опыты Фарадея.

Электромагнетизм
213
ТЕСТ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО ТЕМЕ
«ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ»
Инструкция. Данный тест предназначен для проверки знаний по теме “Электромагне-
тизм”. Ответьте на вопросы. Подсчитайте количество правильных ответов, используя таб- лицу ответов. Если Вы дали
1) 40-50 правильных ответов – уровень усвоения материала темы высокий.
2) 30-40 правильных ответов – уровень усвоения материала темы средний.
3) 20-30 правильных ответов – уровень усвоения материала темы низкий.
4) меньше 20 правильных ответов – Вы не усвоили учебный материал.
Прочитайте его еще раз.
1. Какие из перечисленных процессов приводят к возникновению магнитного поля?
1. Движение заряженных частиц.
2. Электризация тел.
3. Изменение во времени электрического поля.
4. Протекание тока по проводнику.
2. Магнитное поле в вакууме может быть создано …
1) неподвижными электрическими зарядами.
2) намагниченными телами.
3) движущимися электрическими зарядами.
4) электрическими токами.
5) переменными электрическими полями.
3. Что доказывает опыт Эрстеда?
1. Магнитное поле действует на намагниченные поля.
2. Магнитное поле оказывает силовое действие на движущиеся заряжен- ные частицы.
3. Вокруг проводников с током возникает магнитное поле.
4. Магнитное поле возникает при движении заряженных частиц.
4. Укажите формулу, выражающую закон Био-Савара-Лапласа.
1.
B
l
Id
F
d





2.
3 0
4
r
r
l
Id
B
d







3.
3
r
r
l
Id
H
d





5. Укажите формулу, выражающую закон полного тока.
1.




S
n
k
k
q
S
d
E
1 0
1



2.




L
n
k
k
I
l
d
H
1


3.
3
r
r
l
Id
H
d





6. Укажите формулу, выражающую напряженность магнитного поля, создан- ного проводником конечной длины.
1.


2 1
cos cos
2




nI
H
2.
nl
H

3.
R
I
H


2 4.


2 1
0
cos cos
4





r
I
H

Электромагнетизм
214 7. Укажите формулу, выражающую напряженность магнитного поля, создан- ного бесконечно длинным проводником с током.
1.
0


B
H
2.
nI
H

3.
R
I
H


2 4.
3 4 r
r
l
Id
H
d






8. Укажите формулу, выражающую напряженность магнитного поля, создан- ного круговым током на его оси.
1.
R
I
H
2

2.
nI
H

3.


2 3
2 2
2 2
x
R
IR
H


4.


2 1
0
cos cos
4





r
I
H
9. Укажите формулу, выражающую напряженность магнитного поля, создан- ного круговым током в его центре.
1.
R
I
H
2

2.
nI
H

3.
R
I
H


2 4.


2 1
0
cos cos
4





r
I
H
10. Как изменится значение индукции магнитного поля в центре кругового про- водника, если радиус его увеличится в 2 раза, а сила тока в проводнике уменьшится в 3 раза?
1. Уменьшится в 6 раз.
3. Увеличится в 1,5 раза.
2. Увеличится в 6 раз.
4. Уменьшится в 1,5 раза.
5. Уменьшится в 5 раз.
11. Укажите формулу, выражающую напряженность магнитного поля, создан- ного соленоидом конечной длины.
1.


2 1
cos cos
2




nI
H
2.
nI
H

3.
R
I
H


2 4.


2 1
0
cos cos
4





r
I
H
12. Укажите формулу, выражающую напряженность магнитного поля, создан- ного бесконечно длинным соленоидом.
1.
0


B
H
2. nI
H

3.
R
I
H


2 4.
3 4 r
r
l
Id
H
d






13. Какие из формул определяют силу действия магнитного поля на проводник с током (силу Ампера)?
1.


sin
IBl
F
2.
B
l
Id
F
d





3.
B
q
F




 v
4.
l
d
I
I
F
2 1
0 2



14. Какая из формул определяет силу взаимодействия двух проводников с то- ком в вакууме?
1.


sin
IBl
F
2.
B
l
Id
F
d





3.
B
q
F




 v
4.
l
d
I
I
F
2 1
0 2



15. Укажите направление индукции маг- нитного поля в точке, расположенной между полюсами магнита.

Электромагнетизм
215 16. Чем определяется значение магнитного момента контура с током?
1. Произведением силы тока на длину контура
l
I
p
m





2. Произведением силы тока на площадь контура
n
IS
p
m

 
3. Произведением магнитной индукции на площадь контура
S
B
p
m





4. Произведением магнитной индукции на силу тока
I
B
p
m




17. Какое из указанных на рисунке направле- ний совпадает с направлением силы Ампе- ра, действующей на прямолинейный про- водник с током, расположенный в магнит- ном поле индукцией
B

?
18. Контур с током находится в однородном магнитном поле. Чему равен вращающий момент, действующий на контур с током со стороны поля?
1.
n
IS
p
m

 
2.
B
p
M
m





3.
B
p
W
m
m




4.
S
B
p
m





19. Что принято называть силой Лоренца?
1. Силу взаимодействия двух проводников с током.
2. Силу, действующую на проводник с током со стороны магнитного поля.
3. Силу, действующую со стороны магнитного поля на заряженную частицу.
4. Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущуюся заря- женную частицу.
20. Какая формула определяет силу Лоренца?
1.


sin
IBl
F
2.
B
l
Id
F
d





3.
B
q
F





v
4.
E
q
F



21. В каком из приведенных на рисунке случаев электрон, влетающий в одно- родное магнитное поле, будет двигаться по винтовой линии?
_
_
_
v
v
v
B
B
B

1 2
3 22. В каком из приведенных на рисунке случаев электрон, влетающий в одно- родное магнитное поле, будет двигаться прямолинейно?
23. В каком из приведенных на рисунке случаев электрон, влетающий в одно- родное магнитное поле, будет двигаться по окружности?
24. Какое утверждение относится к эффекту Холла?
1. Если металлическую пластинку, вдоль которой течет переменный элек- трический ток, поместить в перпендикулярное ей магнитное поле, то между гранями, параллельными направлениям тока и поля, возникает разность потенциалов.
1 2
3 4
I
B

Электромагнетизм
216 2. Если металлическую пластинку, вдоль которой течет постоянный элек- трический ток, поместить в параллельное ей магнитное поле, то между гранями, параллельными направлениям тока и поля, возникает разность потенциалов.
3. Если металлическую пластинку, вдоль которой течет постоянный элек- трический ток, поместить в перпендикулярное ей магнитное поле, то между гранями, параллельными направлениям тока и поля, возникает разность потенциалов.
4. Если металлическую пластинку, вдоль которой течет постоянный элек- трический ток, поместить в перпендикулярное ей магнитное поле, то между гранями, перпендикулярными направлениям тока и поля, возни- кает разность потенциалов.
25. Какие из перечисленных формул определяют холловскую разность потен- циалов?
1.
b
BI
ne
U
1
H

2.
Ba
I
ne
U
1
H

3.
B
j
a
R
U
H
H

4.
BI
a
ne
U
1
H

26. В чем состоит явление электромагнитной индукции?
1. В замкнутом проводящем контуре при изменении потока вектора напряженности электрического поля через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток.
2. В замкнутом проводящем контуре при изменении потока вектора маг- нитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, воз- никает электрический ток.
3. В замкнутом непроводящем контуре при изменении потока вектора маг- нитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, воз- никает электрический ток.
4. Индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине его вызывающей.
27. От чего зависит возникающая в замкнутом контуре электродвижущая сила индукции?
1. От величины магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.
2. От скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограни- ченную этим контуром.
3. От сопротивления контура.
4. От величины индукции внешнего магнитного поля.
28. Какая из формул является выражением закона Фарадея для электромагнит- ной индукции?
1.


r
R
I



2.
q
A
стор


3.
dt
d




4.
b
BI
ne
1


29. О чем говорит правило Ленца?

Электромагнетизм
217 1. В замкнутом проводящем контуре при изменении потока вектора маг- нитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, воз- никает электрический ток.
2. Индукционный ток всегда больше причины, его вызывающей.
3. Индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей.
30. На каких рисунках правильно указано направление индукционного тока в витке, относительно которого перемещается магнит (направление переме- щения магнита показано стрелками)?
N
S
N
S
S
1 2
3 4
5 31. Величина возникающей в контуре электродвижущей силы самоиндукции зависит от …
1) индуктивности контура.
2) сопротивления контура.
3) силы тока в контуре.
4) скорости изменения силы тока в контуре.
5) ориентации контура по отношению к внешнему магнитному полю.
32. Какая из формул выражает эдс самоиндукции, если контур не имеет ферро- магнитного сердечника?
1.
dt
dI
L



2.
q
A
стор


3.
dt
d




4.
b
BI
ne
1


33. Индуктивность контура, который находится в вакууме, зависит от …
1) силы тока в контуре.
2) скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограничен- ную контуром.
3) формы и размеров контура.
4) материала проводника.
5) ориентации контура относительно внешнего магнитного поля.
34. Какая из формул выражает эдс самоиндукции, если контур имеет ферромаг- нитной сердечник?
1.
dt
dI
L



2.
q
A
стор


3.
dt
d




4.










L
dt
dL
I
dt
dI
35. Индуктивность соленоида, который имеет ферромагнитный сердечник, за- висит от …
1) количества витков.

Электромагнетизм
218 2) геометрических размеров соленоида.
3) сопротивления проводника, из которого изготовлен соленоид.
4) силы тока в соленоиде.
5) площади поперечного сечения проводника, из которого изготовлен со- леноид.
36. Какие токи называют индукционными (вихревыми) токами Фуко?
1. Индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей.
2. Индукционные токи, которые возбуждаются в сплошных массивных проводниках в изменяющихся магнитных полях.
3. Индукционные токи, которые возбуждаются в замкнутых проводниках при изменении в них силы тока.
4. Индукционные токи, которые возбуждаются в замкнутом проводнике при наличии разности потенциалов.
37. Какая формула выражает энергию магнитного поля, создаваемого током?
1.
2
м
BH
W

2.
C
q
W
2 2
м

3.
2 2
м
LI
W

4.
dt
dI
L
W


м
38. Какие формулы позволяют рассчитать плотность энергии магнитного поля?
1.
2
м
BH

w
2.
2 2
0
м
H


w
3.
2 2
м
LI

w
4.
2 2
0
м
E


w
39. Для каждой из перечисленных величин укажите ее буквенное обозначение и единицу измерения. Пример: Сила тока – I – А (ампер).
Напряженность магнитного поля, магнитный поток, магнитная постоянная, объемная плотность энергии магнитного поля, магнитный момент.
40. Для каждой из перечисленных величин укажите ее буквенное обозначение и единицу измерения. Пример: Сила тока – I – А (ампер).
Магнитная индукция, магнитная проницаемость, индуктивность, намагни- ченность, магнитная восприимчивость.
41. Какое значение относительной магнитной проницаемости соответствует па- рамагнетикам?
1. 2000 2. 0,9998 3. 100 4. 1,000023 5. 10 42. Какие значения магнитной восприимчивости соответствуют диамагнетикам?
1.
 0,0002 2. 0,0002 3. 1999 4. 0,000023 5.
 0,0004 43. Какие значения относительной магнитной проницаемости соответствуют ферромагнетикам (данные для
 приведены для одной и той же напряжен- ности внешнего магнитного поля)?
1. 5000 2. 0,99996 3. 1,00017 4. 0,9998 5. 10

Электромагнетизм
219 44. Для какого типа магнетиков зависимость магнитной восприимчивости от температуры описывается формулой
T
C


?
1.
Парамагнетики
3. Диамагнетики
2.
Ферромагнетики
4. Антиферромагнетики
45. Укажите тип магнетиков, зависимость магнитной восприимчивости от тем- пературы которых описывается формулой
c
T
T
C



1.
Парамагнетики
3. Диамагнетики
2.
Ферромагнетики
4. Антиферромагнетики
46. Какие из перечисленных ниже утверждений относятся к характеристике ферромагнетиков?
1. Ферромагнетики являются сильномагнитными веществами.
2. Это вещества, обладающие магнитной проницаемостью меньше едини- цы.
3. Зависимость между индукцией и напряженностью магнитного поля не- линейная.
4. Это вещества, способные обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.
5. Магнитная проницаемость нели- нейно меняется с напряженностью магнитного поля.
47. Какой из отрезков (или участков) на приведенной петле гистерезиса фер- ромагнетика соответствует коэрци- тивной силе?
1. ОС 2. АМ 3. ОА 4. ОМ 5. АС
48. Какой из отрезков (или участков) на приведенной петле гистерезиса ферро- магнетика соответствует остаточной индукции?
1. АМ 2. ОМ 3. ОС 4. ОА 5. АС
49. Для ферромагнетиков характерно:
1.

0
= 4
10
7
Гн/м,
  1,
В =
const
2.

0
= 4
10
7
Гн/м,
  1,
В =
const
3.

0
= 4
10
7
Гн/м,
  1,
В=f(H)
4.

0
= 4
10
7
Гн/м,
  1,
В = f(H)
B
H
А
Д
С
М
О

Электромагнетизм
220 50. Какой из ферромагнетиков, петли гистерезиса которых приведены на ри- сунке, является наиболее магнитно-мягким?