Константинова А.С. Петрова Е.А. Домашняя работа по физике за 11 класс

Подождите немного. Документ загружается.

4. При размыкании ключа К возникает ток самоиндукции, направ-

ленный в ту же сторону, в которую протекал ток в цепи до ее раз-

мыкания. Магнитный поток поддерживается без изменения ЭДС

самоиндукции, которая ускоряет движение электронов в проводни-

ке. Поэтому ток в разомкнутой цепи продолжает протекать в тече-

ние некоторого времени релаксации.

5. Время релаксации – это характеристика инерционных свойств

любой электрической цепи. Оно определяет время протекания тока

размыкания и время нарастания тока замыкания.

§ 35. Использование электромагнитной

индукции

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Трансформатором называют устройство, которое применяется

для понижения или повышения переменного напряжения.

2. Первичная обмотка- это обмотка, которая подключается к источ-

нику переменного напряжения. Вторичная обмотка – та, которая

подключается к нагрузке (сопротивлению).

3. Коэффициент трансформации – это величина, которая равна от-

ношению напряжений в первичной и вторичной обмотках транс-

форматора. Повышающий трансформатор увеличивает напряжение.

У него коэффициент трансформации меньше 1. Понижающий

трансформатор уменьшает напряжение. У него коэффициент транс-

формации больше 1.

4. С помощью явления электромагнитной индукции считывается ау-

дио- и видеоинформация с магнитных лент. В аэропортах применя-

ются детекторы металла, которые фиксируют поля индукционных

токов в металлических предметах.

5. При записи информации на магнитную ленту (тонкую пластмас-

совую ленту, которая покрыта слоем ферромагнитного порошка)

подается сигнал на записывающую головку (ферромагнетик с зазо-

ром С-образной формы). Магнитное поле, которое возникает в этом

зазоре, ориентирует домены в движущейся магнитной ленте. При

воспроизведении записи остаточная индукция доменов, которые

двигаются вместе с лентой

, образует в зазоре головки воспроизве-

дения магнитное поле. Оно вызывает в выходной обмотке головки

ЭДС индукции, которая подобна записанному сигналу.

§ 36. Генерирование переменного

электрического тока

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Для того чтобы генераторы электрического тока были более ком-

пактны, в электрическую энергию преобразуется энергия не посту-

пательного, а вращательного движения. В рамке, вращающейся в

магнитном поле, возникает ЭДС индукции.

2. В начальном положении сила Лоренца, действующая в рамке,

равна нулю. При повороте рамки на 90° под действием силы Лорен-

ца происходит разделение зарядов. В сторонах 1 и 3 (см. рис. 119

учебника) возникают одинаковые ЭДС индукции, а разделение за-

рядов в сторонах 2 и 4 незначительно, поэтому ЭДС индукции, ко-

торая возникает в них, можно пренебречь

2=πω/Т

BS−ω ∆

BSω∆

3π

2π

3π

5π

ω2

3π

2π

3π

2=πω/Т

S−∆

5π

ω2

S∆

()tΦ

4. С помощью гибких контактов (щеток) с колец снимается индуци-

рованный заряд.

5. Вместо рамки используют ротор (катушку с большим числом

витков) для увеличения генерируемой ЭДС.

ЗАДАЧИ

№ 1.

Дано:

002

см = 0,05 м

см = 0,08 м

Тл

; ( ) ?

im i

t −

Решение

sin( )

iim

; ε

= 0,25 sin 100πt.

Ответ

: 0 25 0 25 100 B; ,,sin.

=ε= π

№ 2.

Дано:

785

25 10

ε=

=⋅

Тл

см = 25 м

ν – ?

Решение

=ω

BS , но

=ε /

im m

2 3 14 20 25 10 0 5

−

=ε ⇔ν= π ⋅ε =

⋅⋅⋅⋅ ⋅

7,85 В

Гц.

м Тл

/(/())/

NSB NSB

Ответ

: 50

= Гц.

№ 3.

Дано:

1200 0 12

058

ν=

см м

Гц

Тл

−

Решение

BS SB

ω=πν

2 3 14 10 50 0 12 0 58 220

=ε=πν =

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ≈

Гц м Тл В,,,

NNSB

Ответ

= 220 В

№ 4.

Дано:

510

−

α=

ν=

=⋅

Гц

Тл

∆ϕ – ?

Решение

sin .F evB По определению сила Лоренца:

==∆ϕ

RF e – работа по переносу заряда.

Тогда

∆ϕ = sin ;evBR

2 3 14 25 10 5 10 30 0 4

−

=ω=πν⇒∆ϕ=πν α=

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅ =

м Гц Тл B

sin

,sin,

vR R RB

Ответ: 04∆ϕ = B.,

№ 5.

Дано:

200

100 0 01

20 2 10

100

−

==⋅

cм м

мс с

Тл

Ом

ω− (); ; ?

It I

Решение

sin sin ;

iim

tBS t

ω=ω ω

=ω ω

sin

UN BSN t

По закону Ома

ωπ ω

== =

sin( ) sinUBSN t BSN t

RR TR

2 2 3 14 200 0 2 0 01

100

π⋅⋅⋅⋅

⋅

Т м

Ом 0,02 с

,,,

NBS

=1,26 А.

22314

314

002

π⋅

ω= = = ру/с

,Т

; I(t) = 1,26 ⋅ sin 314t.

Ответ

: I

= 1,26 A; ω = 314 ру/с; I(t) – 1,26 sin 314 t.

§ 37. Передача электроэнергии на расстояние

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Уменьшение потерь мощности в ЛЭП достигается с помощью по-

вышения передаваемого напряжения, потому что потери мощности

обратно пропорциональны квадрату передаваемого напряжения.

2. В линиях электропередач используют повышающие трансформа-

торы для сохранения передаваемой мощности (снижения потерь),

так как напряжение в ЛЭП должно быть максимальным.

3. Обычно генераторы вырабатывают напряжение не выше 20кВ,

потому что при более высоких напряжениях сильно возрастает воз-

можность электрического пробоя изоляции в обмотке (катушке) и в

других частях генератора.

4. Для использования электроэнергии на промышленных предпри-

ятиях необходимо большое снижение напряжения, которое осуще-

ствляется при помощи понижающих трансформаторов.

5. Эталон частоты – 50Гц – выбран с учетом инерционности челове-

ческого зрения, которое позволяет различать сигналы длиннее

0,05 с. Этой частоты достаточно для того, чтобы глаз не мог заме-

тить изменение интенсивности излучения ламп накаливания.

§ 38. Векторные диаграммы для описания

переменных токов и напряжений

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Мгновенное значение напряжения – напряжение в данный мо-

мент времени t.

Фаза колебаний – это аргумент функции, которая описывает гармо-

нические колебания.

Начальная фаза колебаний – фаза колебаний при t = 0 (в начальный

момент времени).

2. Гармоническое колебание представляется в виде вектора, его мо-

дуль равен амплитуде колебаний, а угол, который образует вектор с

осью Х, равен начальной фазе колебаний.

3. Косинусоидальное колебание представляется в виде вектора дли-

ной I

с начальной фазой, равной 0. Синусоидальное колебание мож-

но рассматривать как косинусоидальное с начальной фазой –π/2.

4. Стрелками с одинаковыми направлениями (возможно разной

длины).

5. Сложение колебаний на векторной диаграмме происходит по пра-

вилу сложения векторов.

ЗАДАЧИ

№ 1.

Дано:

=+Вcos(( )( ))

ϕ− ; ;; ?

Решение

Bu ;

10 5 3

==−B.cos

Ответ: 10 5 3

=ϕ= =−

B B.;;

№ 2.

Дано:

410

=+ Аcos( )it

Решение

=ϕ=

№ 3.

Дано:

65 3=−π Bsin( / )ut

Решение

6 B;

ϕ=

№ 4.

Дано:

=ω+

cos( )

sin( )

∆ϕ – ?

Решение

10cos( ) 10sin( );

ut t

=ω+=ϖ+

∆

ϕ= , отстает 2-е колебание

∆

№ 5.

Дано:

=ω+

cos( )

sin( )

=+uu u

Решение

()102

10 2 cos

uuu

=+=

=ω

Ответ

: 10 2 cosut

§ 39. Резистор в цепи переменного тока

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. По закону Ома: =

2. Сила переменного тока 1 А – сила тока, который выделяет в про-

воднике такое же количество теплоты, которое выделяет за тот же

промежуток времени постоянный ток 1 А.

Потому что только тепловое действие не зависит от изменения на-

правления тока.

3. Действующее значение переменного тока равно силе постоянного

тока, при котором в проводнике выделяется такое же количество

теплоты, которое выделяется за тот же промежуток времени при пе-

ременном токе.

4. Действующее (эффективное) значение силы переменного гармо-

нического тока в

2 раз меньше его амплитудного значения.

Действующее (эффективное) значение переменного гармонического

напряжения в

2 раз меньше его амплитудного значения.

5. Активное сопротивление – это сопротивление такого элемента

электрической цепи, в котором происходит необратимое преобразо-

вание электрической энергии во внутреннюю.

§ 40. Конденсатор в цепи переменного тока

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Потому что цепь оказывается разомкнутой.

2. Время релаксации R–C цепи определяет по порядку величины

время разрядки конденсатора емкостью С через сопротивление R.

3. Производная U’C характеризуется тангенсом угла наклона каса-

тельной к кривой UC(t).

Когда t = 0, эта касательная пересекает ось t в точке τ

= RC.

4. Магнитоэлектрическая индукция – это явление возникновения в

переменном электрическом поле магнитного поля.

5. В цепи конденсатора колебания силы тока по фазе опережают ко-

лебания напряжения на его обкладках на π/2.

Емкостное сопротивление:

= U

/ I

= 1 /ω C.

ЗАДАЧИ

№ 1.

Дано:

025

=α −β

α=

β=

Кл/с

qtt

см

Решение

210 2025 29==α−β= −⋅ ⋅=

см

Кл/с Кл/с сА.,

Ответ

: I

см

= 9 А

№ 2.

Дано:

10 100

=π

мкФ,

sin( )

−() ?it

Решение

100 100

5 10 10 100 3 14 100

157 100

−

==⋅ππ=

=⋅ φ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ π=

=π мА

'(/) cos( )

,cos

,cos( )

qCdUdtCU t

Ответ

: 1 57 100

π мА,cos( )it

№ 3.

Дано:

10 100

=π

мкФ,

sin( )

p– ?

Решение

10 100 1 57 100

200

15 7 7 85 200

=π⋅ π=

⋅=πBт Вт.

sin( ) , cos( )

sin( )

,,sin()

pIU t t

7,85

№ 4.

Дано:

32 32

−

кОм Ом

мкФ= 10 Ф

ν−?

Решение

;

ω= πν⇒ = ⇒ν=

πν π

ccx

2 3 14 10 3 2 10

−

⋅⋅φ⋅⋅

Гц

Ом,,

. Ответ: ν = 50 Гц.

№ 5.

Решение:

;

график – гипербола.

При

Ê ω в 2,3 раза, x

Ì в 2,5 раза.

§ 41. Катушка индуктивности в цепи

переменного тока

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. При изменении силы тока в катушке изменяется магнитный поток

и возникает ЭДС самоиндукции.

2. Индуктивное сопротивление катушки равно x

= ωL.

3. Колебания силы тока в катушке индуктивности по фазе отстают

на π/2 от колебаний напряжения на ней.

4. Среднее значение за период мощности переменного тока в ка-

тушке индуктивности равно нулю.

5. Элементы цепи, для которых среднее значение мощности пере-

менного тока равно 0, обладают реактивным сопротивлением. По-

этому индуктивное сопротивление катушки является реактивным.

ЗАДАЧИ

№ 1.

Дано:

20 2 10

−

==⋅

ν=

мГн Гн

Гц

– ?

Решение

231450 210

628

−

=ω = πν =

⋅

⋅⋅⋅ =

Гц Гн

Ом.

xL l

Ответ

: x

= 6,28 Ом.

№ 2.

Решение: x

= ωL ⇒ график – прямая. При Ê ω в 3 раза x

Ê в 3 раза.

№ 3.

Дано:

10 0 01

мГн Гн

Ом

ν – ?

Решение

1590

2 3 14 10 100 0 01

==⇒ν=

πν π

⋅⋅⋅ ⋅

Гц

м Гн,,

xNR

LNRL

Ответ: ν = 1590 Гц.

№ 4.

Дано:

035

220

ν=

Гн

Гц

I – 7

Решение

220

314 5 0 35

=⇒= =

πν

⋅⋅−⋅

А.

2 Гц Гн,,

m д

№ 5.

Дано:

311 100

=π

cos( )

I А

L – ?

Решение

201

=⇔=ϖ=

Гн/( ) ,

д m д

ILUI

Ответ

: L = 0,14 Гн.

§ 42. Свободные гармонические

электромагнитные колебания

в колебательном контуре

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Цепь, которая состоит из катушки индуктивностью L и конденса-

тора емкостью C, включенных последовательно, называют колеба-

тельным контуром.

2. Потому что она не расходуется на нагревание (R ≈ 0).

3. В начальный момент t = 0 между обкладками конденсатора обра-

зуется электрическое поле. В момент времени t = T/4 сила тока в

контуре убывает, уменьшается магнитный поток в катушке. Кон-

денсатор начинает перезаряжаться, и между его обкладок возникает

электрическое поле, которое стремится уменьшить ток. В момент

времени t = T/2 ток равен 0. Заряд на обкладках

равен первоначаль-

ному по модулю, но противоположен по направлению. Потом все

процессы начнут протекать в обратную сторону, и в момент t = T

система вернется в первоначальное состояние. Далее цикл будет по-

вторяться. В контуре при отсутствии потерь на нагревание проводов

совершаются гармонические незатухающие колебания заряда на об-

кладках конденсатора и

силы тока в катушках индуктивности.

4. По закону Ома для колебательного контура.

q = q

cos ω

i = –I

sin ω

=−π

.TLC

ЗАДАЧИ

№ 1.

Дано

10 0 01

110

225

−

мГн Гн

мкФ Ф

I – ?

Решение

225 2 25

−

⇒= =

10 Ф

B A.

0,01 Гн

LI CU I U

Ответ

: I

= 2,25 A.