Электродинамика

1. По закону электромагнитной индукции \(\xi_i=-\dfrac{\Delta \text{ Ф}}{\Delta t}\) индукционный ток будет постоянен, так как график изменения силы тока до \(t_0\) имеет вид линейной зависимости. 2. Так как сопротивление и ток лампочки постоянны, то по закону Ома напряжение тоже будет тоже постоянно \[U=IR\] 3. В момент \(t_0\) ток в катушке прекращает изменяться, а значит и изменение магнитного потока будет равно нулю , а по закону электромагнитной индукции, индукционный ток прекратит существовать, а значит напряжение на лампочке будет равно нулю. 4. Тогда из пунктов 1, 2 и 3 график будет выглядеть следующим образом.

Ответ:

1. Перерисуем схемы в эквивалентные 2. В первых раз все диоды будут пропускать электрический ток и поэтому ток через левый резистор течь не будет (рис. ). Во второй раз диоды не будут пропускать ток совсем и поэтому верхний резистор будет “выключен” из цепи, а ток будет течь по нижним двум (рис. )
3. Ток в первый раз будет находиться по формуле \[I_1=\dfrac{\xi}{R}\] где \(R\) – сопротивление резисторов. Здесь не учитывается второй резистор, так как амперметр подключен только к одному из резисторов.
Во второй раз общее сопротивление цепи будет равно \(R_0=R+R=2R\), а сила тока на амперметре \[I_2=\dfrac{\xi}{2R}=\dfrac{2 \text{ А}}{2}=1\text{ А}\]

Ответ:

При смещении движка реостата вверх его сопротивление уменьшается до нуля, а сила тока в катушке согласно закону Ома для полной цепи увеличивается \[I=\dfrac{\xi}{R+r}\]. При этом увеличивается поток вектора магнитной индукции через кольцо. По закону электромагнитной индукции в кольце возникает ЭДС индукции, появляется индукционный ток. В соответствии с правилом Ленца вектор магнитной индукции поля индукционного тока будет направлен против вектора магнитной индукции поля катушки. Взаимодействие токов в кольце и катушке приводит к тому, что кольцо отталкивается от катушки влево — в область, где магнитное поле катушки слабее, чем у торца катушки.

Ответ:

1.При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную проводящим контуром, в контуре возникает индукционный ток \(I_i\), направление которого определяется правилом Ленца (см. рис.)

2. На каждую из сторон рамки будет действовать сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки, а величина равна \(F_a=I_iBl \sin \alpha\), где \(l\) – длина стороны рамки, \(\alpha\) – угол между вектором магнитной индукции и направлением проводника. Так как у нас угол \(\alpha\) для каждой стороны одинаков, то силы, приложенные к противолежащим сторонам рамки, равны по модулю и направлены взаимно противоположно. Результирующая сил, действующих на рамку со стороны однородного магнитного поля, равна нулю.

3. Направление линий индукции поля, создаваемого проводником с током, в каждой точке рамки одинаково, оно определяется по правилу буравчика. В проводнике протекает постоянный ток, поэтому поле проводника постоянно и не влияет на индукционный ток в рамке.

4. В магнитном поле проводника на каждую сторону рамки действует сила Ампера. Стороны рамки, перпендикулярные проводнику, расположены на одинаковом расстоянии от проводника. На них действуют силы, равные по модулю и направленные противоположно друг другу. Их сумма равна нулю. Силы, действующие на параллельные проводнику стороны рамки, направлены тоже противоположно друг другу. Из-за неоднородности поля проводник с током отталкивает ближнюю сторону рамки сильнее, чем притягивает более удалённую от него сторону. Результирующая этих сил отталкивает рамку от проводника.

5. Согласно принципу суперпозиции, однородное магнитное поле и поле проводника с током действуют на рамку независимо друг от друга. Поэтому результирующая сил, приложенных к рамке, направлена вправо от проводника с током.

Ответ:

1. При протекании электрического тока по катушке А создается магнитный поток Ф\(_1\), при этом сердечник будет образовывать электромагнит, у левого торца катушки А находится северный полюс этого магнита
2. При движении ползунка вправо увеличивается сопротивление реостата \(R\) , а значит по закону Ома для полной цепи уменьшается сила тока \[I=\dfrac{\xi}{R+r}\] 3.Уменьшение тока в катушке А приводит к уменьшению магнитного потока, пронизывающего катушку А, который также пронизывает и катушку Б. По закону электромагнитной индукции \(\xi_i=-\dfrac{\Delta \text{ Ф}}{\Delta t}\) уменьшение магнитного потока приводит к возникновению индукционного тока, который, по правилу Ленца, возникает такого направления (через амперметр — справа налево), чтобы своим магнитным потоком компенсировать уменьшение магнитного потока сквозь катушку Б.

Ответ:

1) Пусть пластине и стержню сообщили заряд \(Q\), тогда на заземленном корпусе электрометра и второй пластине возникают индуцированные заряды, по модулю равному \(Q\), но противоположному по знаку.

2) Разность потенциалов между пластинами \[U=\dfrac{q}{C}\]

3) Ёмкость плоского воздушного конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию \(d\) между пластинами: \[C=\dfrac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}\] Следовательно, уменьшение расстояния между пластинами приведёт к увеличению ёмкости.

5) Суммарный заряд стержня электрометра и соединённой с ним пластины не изменяется, так как эта система тел электроизолированная. Разность потенциалов между пластинами после сближения уменьшится, что приведёт к уменьшению угла отклонения стрелки электрометра.

Ответ:

1) Чем больше мощность, тем быстрее нагревается вода. Так как объемы воды одинаковые, то и количество теплоты понадобится одинаковое для их нагрева.
2) Найдем мощность цепи в первом и втором случаях.
Первый случай. Резисторы соединены параллельно, значит их общее сопротивление равно: \[\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_2}+\dfrac{1}{R_1} \Rightarrow R=\dfrac{R_2\cdot R_1}{R_2+R_1}\] Мощность будем находить по формуле: \[P=\dfrac{U^2}{R}\] Для первого случая \[P_1=U^2(\dfrac{R_2+R_1}{R_2R_1})\] Второй случай. Ток через резистор \(R_2\) течь не будет, а значит общее сопротивление цепи равно \(R_1\). Найдем мощность цепи во втором случае \[P_2=\dfrac{U^2}{R_1}\] 3) Найдем отношение мощностей \[\dfrac{P_1}{P_2}=\dfrac{U^2(\dfrac{R_1+R_2}{R_1R_2})}{\dfrac{U^2}{R_1}}=\dfrac{R_1+R_2}{R_2}>1\] Так как отношение больше единицы, то мощность в первом случае больше мощности во втором, а значит и вода нагреется быстрее в первом случае.

Ответ: