Меню

Электромагнитная индукция это возникновение индукционного тока в замкнутом проводящем контуре тест



Тест по физике Электромагнитная индукция для 9 класса

Тест по физике Электромагнитная индукция для 9 класса с ответами. Тест включает два варианта, в каждом по 7 заданий.

Вариант 1

A1. Магнитный поток, пронизывающий контур в однородном магнитном поле, зависит

1) только от индукции магнитного поля
2) только от площади контура
3) только от длины контура
4) от индукции магнитного поля, площади контура и от расположения контура

А2. Магнитный поток, пронизывающий контур, минимален, если плоскость контура

1) параллельна вектору магнитной индукции
2) перпендикулярна вектору магнитной индукции
3) составляет угол 45° с вектором магнитной индукции
4) составляет угол 60° с вектором магнитной индукции

А3. Закрепленная катушка замкнута на гальванометр и находится вблизи подвижного постоянного магнита. Стрелка гальванометра

1) отклонится только если магнит вдвигать в катушку
2) отклонится только если магнит выдвигать из катушки
3) отклонится при любом движении магнита относительно катушки
4) не отклонится ни при каком движении магнита

А4. Индукционный ток в контуре возникает

1) под действием источника тока
2) при изменении магнитного потока через контур
3) при нагревании контура
4) в результате химических реакций

А5. На рисунке изображено алюминиевое кольцо и магнит. При удалении магнита от кольца кольцо

Алюминиевое кольцо и магнит - задание А5 вариант 1

1) не приобретает магнитных свойств
2) приобретает свойства магнита, расположенного горизонтально северным полюсом влево
3) приобретает свойства магнита, расположенного горизонтально северным полюсом вправо
4) приобретает свойства магнита, расположенного вертикально северным полюсом вниз

А6. Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия

1) генератора переменного тока
2) электродвигателя
3) аккумулятора
4) гальванометра

B1. Замкнутый контур, помещенный в однородное магнитное поле с индукцией В, поворачивают из положения 1 в положение 2 (см. рисунок).

Замкнутый контур - задание В1 вариант 1

Как изменятся в результате поворота магнитный поток, пронизывающий контур, и индукция магнитного поля? Для каждой величины подберите характер ее изменения:

1) не изменилась
2) уменьшилась
3) увеличилась

Магнитный поток Индукция магнитного поля

Вариант 2

A1. Магнитный поток, пронизывающий контур в однородном магнитном поле, изменяется в случае изменения

1) только индукции магнитного поля
2) только площади контура
3) площади контура и вращения контура
4) индукции магнитного поля, площади контура и вращения контура

А2. Магнитный поток, пронизывающий контур, максимален, если плоскость контура

1) параллельна вектору магнитной индукции
2) перпендикулярна вектору магнитной индукции
3) составляет угол 45° с вектором магнитной индукции
4) составляет угол 60° с вектором магнитной индукции

А3. Подвижная катушка замкнута на гальванометр и находится вблизи закреплённого постоянного магнита. Стрелка гальванометра

1) отклонится только если катушку надевать на магнит
2) отклонится только если катушку снимать с магнита
3) отклонится при любом движении катушки относительно магнита
4) не отклонится ни при каком движении катушки

А4. Явление электромагнитной индукции состоит

1) в возникновении магнитного поля около проводников с током
2) в возникновении тока в проводнике под действием источника тока
3) в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур
4) в исчезновении магнитного поля около замкнутого проводника

А5. На рисунке изображено алюминиевое кольцо и магнит. При приближении магнита к кольцу кольцо

Алюминиевое кольцо и магнит - задание А5 вариант 2

1) не приобретает магнитных свойств
2) приобретает свойства магнита, расположенного горизонтально северным полюсом влево
3) приобретает свойства магнита, расположенного горизонтально северным полюсом вправо
4) приобретает свойства магнита, расположенного вертикально северным полюсом вниз

А6. Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия

1) электродвигателя
2) аккумулятора
3) гальванометра
4) трансформатора

B1. Замкнутый контур, помещённый в однородное магнитное поле с индукцией В, поворачивают из положения 1 в положение 2 (см. рисунок).

Замкнутый контур - задание В1 вариант 2

Как изменятся в результате поворота магнитный поток, пронизывающий контур, и индукция магнитного поля? Для каждой величины подберите характер ее изменения:

1) не изменилась
2) уменьшилась
3) увеличилась

Магнитный поток Индукция магнитного поля

Ответы на тест по физике Электромагнитная индукция для 9 класса
Вариант 1
А1-4
А2-1
А3-3
А4-2
А5-2
А6-1
В1. 2 1
Вариант 2
А1-4
А2-2
А3-3
А4-3
А5-3
А6-4
В1. 3 1

Источник

Электромагнитная индукция

Явление электромагнитной индукции

Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его.

Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем.

  • На одну непроводящую основу были намотаны две катушки: витки первой катушки были расположены между витками второй. Витки одной катушки были замкнуты на гальванометр, а второй – подключены к источнику тока. При замыкании ключа и протекании тока по второй катушке в первой возникал импульс тока. При размыкании ключа также наблюдался импульс тока, но ток через гальванометр тек в противоположном направлении.
  • Первая катушка была подключена к источнику тока, вторая, подключенная к гальванометру, перемещалась относительно нее. При приближении или удалении катушки фиксировался ток.
  • Катушка замкнута на гальванометр, а магнит движется – вдвигается (выдвигается) – относительно катушки.

Опыты показали, что индукционный ток возникает только при изменении линий магнитной индукции. Направление тока будет различно при увеличении числа линий и при их уменьшении.

Сила индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока. Может изменяться само поле, или контур может перемещаться в неоднородном магнитном поле.

Объяснения возникновения индукционного тока

Ток в цепи может существовать, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура равна ЭДС. Значит, при изменении числа магнитных линий через поверхность, ограниченную контуром, в нем появляется ЭДС, которую называют ЭДС индукции.

Читайте также:  Признаки особо опасных помещений особо по поражению людей электрическим током

Электроны в неподвижном проводнике могут приводиться в движение только электрическим полем. Это электрическое поле порождается изменяющимся во времени магнитным полем. Его называют вихревым электрическим полем. Представление о вихревом электрическом поле было введено в физику великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1861 году.

Свойства вихревого электрического поля:

  • источник – переменное магнитное поле;
  • обнаруживается по действию на заряд;
  • не является потенциальным;
  • линии поля замкнутые.

Работа этого поля при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна ЭДС индукции в неподвижном проводнике.

Магнитный поток

Магнитным потоком через площадь ​ \( S \) ​ контура называют скалярную физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции ​ \( B \) ​, площади поверхности ​ \( S \) ​, пронизываемой данным потоком, и косинуса угла ​ \( \alpha \) ​ между направлением вектора магнитной индукции и вектора нормали (перпендикуляра к плоскости данной поверхности):

Обозначение – ​ \( \Phi \) ​, единица измерения в СИ – вебер (Вб).

Магнитный поток в 1 вебер создается однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м 2 , расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции:

Магнитный поток можно наглядно представить как величину, пропорциональную числу магнитных линий, проходящих через данную площадь.

В зависимости от угла ​ \( \alpha \) ​ магнитный поток может быть положительным ( \( \alpha \) \( \alpha \) > 90°). Если \( \alpha \) = 90°, то магнитный поток равен 0.

Изменить магнитный поток можно меняя площадь контура, модуль индукции поля или расположение контура в магнитном поле (поворачивая его).

В случае неоднородного магнитного поля и неплоского контура магнитный поток находят как сумму магнитных потоков, пронизывающих площадь каждого из участков, на которые можно разбить данную поверхность.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея):

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Знак «–» в формуле позволяет учесть направление индукционного тока. Индукционный ток в замкнутом контуре имеет всегда такое направление, чтобы магнитный поток поля, созданного этим током сквозь поверхность, ограниченную контуром, уменьшал бы те изменения поля, которые вызвали появление индукционного тока.

Если контур состоит из ​ \( N \) ​ витков, то ЭДС индукции:

Сила индукционного тока в замкнутом проводящем контуре с сопротивлением ​ \( R \) ​:

При движении проводника длиной ​ \( l \) ​ со скоростью ​ \( v \) ​ в постоянном однородном магнитном поле с индукцией ​ \( \vec \) ​ ЭДС электромагнитной индукции равна:

где ​ \( \alpha \) ​ – угол между векторами ​ \( \vec \) ​ и \( \vec \) .

Возникновение ЭДС индукции в движущемся в магнитном поле проводнике объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.

Движущийся в магнитном поле проводник, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение. Полная работа силы Лоренца равна нулю.

Количество теплоты в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

Важно!
Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам:

  • магнитный поток изменяется вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле;
  • вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, – изменение во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Явление электромагнитной индукции в неподвижных проводниках, возникающее при изменении окружающего магнитного поля, также описывается формулой Фарадея.

Таким образом, явления индукции в движущихся и неподвижных проводниках протекают одинаково, но физическая причина возникновения индукционного тока оказывается в этих двух случаях различной:

  • в случае движущихся проводников ЭДС индукции обусловлена силой Лоренца;
  • в случае неподвижных проводников ЭДС индукции является следствием действия на свободные заряды вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля.

Правило Ленца

Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

Алгоритм решения задач с использованием правила Ленца:

  • определить направление линий магнитной индукции внешнего магнитного поля;
  • выяснить, как изменяется магнитный поток;
  • определить направление линий магнитной индукции магнитного поля индукционного тока: если магнитный поток уменьшается, то они сонаправлены с линиями внешнего магнитного поля; если магнитный поток увеличивается, – противоположно направлению линий магнитной индукции внешнего поля;
  • по правилу буравчика, зная направление линий индукции магнитного поля индукционного тока, определить направление индукционного тока.

Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии.

Самоиндукция

Самоиндукция – это явление возникновения ЭДС индукции в проводнике в результате изменения тока в нем.

При изменении силы тока в катушке происходит изменение магнитного потока, создаваемого этим током. Изменение магнитного потока, пронизывающего катушку, должно вызывать появление ЭДС индукции в катушке.

В соответствии с правилом Ленца ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию силы тока при включении и убыванию силы тока при выключении цепи.

Читайте также:  Параметры цепи переменного тока с реальной катушкой

Это приводит к тому, что при замыкании цепи, в которой есть источник тока с постоянной ЭДС, сила тока устанавливается через некоторое время.

При отключении источника ток также не прекращается мгновенно. Возникающая при этом ЭДС самоиндукции может превышать ЭДС источника.

Явление самоиндукции можно наблюдать, собрав электрическую цепь из катушки с большой индуктивностью, резистора, двух одинаковых ламп накаливания и источника тока. Резистор должен иметь такое же электрическое сопротивление, как и провод катушки.

Опыт показывает, что при замыкании цепи электрическая лампа, включенная последовательно с катушкой, загорается несколько позже, чем лампа, включенная последовательно с резистором. Нарастанию тока в цепи катушки при замыкании препятствует ЭДС самоиндукции, возникающая при возрастании магнитного потока в катушке.

При отключении источника тока вспыхивают обе лампы. В этом случае ток в цепи поддерживается ЭДС самоиндукции, возникающей при убывании магнитного потока в катушке.

ЭДС самоиндукции ​ \( \varepsilon_ \) ​, возникающая в катушке с индуктивностью ​ \( L \) ​, по закону электромагнитной индукции равна:

ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в катушке.

Индуктивность

Электрический ток, проходящий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. Магнитный поток ​ \( \Phi \) ​ через контур из этого проводника пропорционален модулю индукции ​ \( \vec \) ​ магнитного поля внутри контура, а индукция магнитного поля, в свою очередь, пропорциональна силе тока в проводнике.

Следовательно, магнитный поток через контур прямо пропорционален силе тока в контуре:

Индуктивность – коэффициент пропорциональности ​ \( L \) ​ между силой тока ​ \( I \) ​ в контуре и магнитным потоком ​ \( \Phi \) ​, создаваемым этим током:

Индуктивность зависит от размеров и формы проводника, от магнитных свойств среды, в которой находится проводник.

Единица индуктивности в СИ – генри (Гн). Индуктивность контура равна 1 генри, если при силе постоянного тока 1 ампер магнитный поток через контур равен 1 вебер:

Можно дать второе определение единицы индуктивности: элемент электрической цепи обладает индуктивностью в 1 Гн, если при равномерном изменении силы тока в цепи на 1 ампер за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции 1 вольт.

Энергия магнитного поля

При отключении катушки индуктивности от источника тока лампа накаливания, включенная параллельно катушке, дает кратковременную вспышку. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции.

Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.

Для создания тока в контуре с индуктивностью необходимо совершить работу на преодоление ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля тока вычисляется по формуле:

Основные формулы раздела «Электромагнитная индукция»

Алгоритм решения задач по теме «Электромагнитная индукция»:

1. Внимательно прочитать условие задачи. Установить причины изменения магнитного потока, пронизывающего контур.

2. Записать формулу:

  • закона электромагнитной индукции;
  • ЭДС индукции в движущемся проводнике, если в задаче рассматривается поступательно движущийся проводник; если в задаче рассматривается электрическая цепь, содержащая источник тока, и возникающая на одном из участков ЭДС индукции, вызванная движением проводника в магнитном поле, то сначала нужно определить величину и направление ЭДС индукции. После этого задача решается по аналогии с задачами на расчет цепи постоянного тока с несколькими источниками.

3. Записать выражение для изменения магнитного потока и подставить в формулу закона электромагнитной индукции.

4. Записать математически все дополнительные условия (чаще всего это формулы закона Ома для полной цепи, силы Ампера или силы Лоренца, формулы кинематики и динамики).

5. Решить полученную систему уравнений относительно искомой величины.

Источник

Тест с ответами: “Электромагнитная индукция”

1. Проволочная рамка находится в однородном магнитном поле. Правильно укажите, в каких случаях в ней возникает электрический ток:
1. рамку двигают вдоль линий магнитного поля
2. рамку двигают поперек линий магнитного поля
3. рамку поворачиваю вокруг одной из ее сторон
а) в случае 3 +
б) в случае 2
в) в случае 1

2. Соленоид индуктивностью L = 6 Гн подключен к источнику тока с ЭДС, равной 120 В. При замыкании цепи сила тока нарастает со скорость ΔI/Δt = 5 А/с. Суммарная ЭДС при замыкании цепи будет:
а) 0,9
б) 90 +
в) 9

3. При равномерном изменении тока от 0 до 10 А за время 0,1 с в витке возникает ЭДС самоиндукции 60 В. Индуктивность витка будет равна? (Ответ запишите в мГн):
а) 6000
б) 60
в) 600 +

4. Ток, текущий в соленоиде изменяется по закону I(t) = (1 – 0.2t) A. При этом возникает ЭДС самоиндукции εiS=0,02 B. Необходимо правильно индуктивность соленоида. (Ответ запишите в мГн):
а) 1
б) 100 +
в) 10

5. Катушка содержит n = 2000 витков и за время Δt = 0,1 c в ней возникает ЭДС индукции 20 В. Изменение магнитного потока через виток будет равно:
а) 2 мВб
б) 1 Вб
в) 1 мВб +

6. Правильно укажите, как измениться энергия магнитного поля катушки, если силу тока увеличить в 2 раза, а количество витков в обмотке увеличить в 3 раза:
а) увеличиться в 6 раз
б) увеличиться в 36 раз +
в) увеличиться в 12 раз

7. Единицей э/м индукции является:
а) кг/(А*с2) +
б) Н/(А*см)
в) г/(А*с2)

8. Какое название носит возникающий при электромагнитной индукции ток:
а) электрический
б) индукционный +
в) постоянный

9. Явление электромагнитной индукции было открыто:
а) Ампером
б) Эрстед
в) Фарадеем +

Читайте также:  Устройство управления оперативным током

10. Закон электромагнитной индукции выражает данная формула:
а) ε = vBlsinα
б) ε = -∆Ф/∆t +
в) ε = Ι(R+r)

11. Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает так называемый индукционный ток, в этом году:
а) 1841 г.
б) 1851 г.
в) 1831 г. +

12. Какое название носит линия, в любой точке которой вектор магнитной индукции направлен по касательной:
а) линией тока
б) линией магнитной индукции +
в) линией магнитного поля

13. Измерение 1 тесла (Тл) имеет данная физическая величина:
а) магнитная индукция +
б) магнитный поток
в) ЭДС

14. Магнитная индукция является именно такой физической величиной:
а) скалярная
б) линейная
в) векторная +

15. Железные опилки в магнитном поле прямого тока располагаются таким образом:
а) образуют замкнутые кривые вокруг проводника с током +
б) располагаются беспорядочно
в) располагаются вдоль проводника с током

16. Источником магнитного поля яввляется:
а) покоящаяся заряженная частица
б) движущаяся заряженная частица +
в) любое движущееся тело

17. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции поместили прямолинейный проводник, по которому протекает ток силой 8 А. Необходимо правильно определить индукцию этого поля, если оно действует с силой 0,02 Н на каждые 5 см длины проводника:
а) 0,05 Тл +
б) 0,25 Тл
в) 0,5 Тл

18. Необходимо правильно определить индукцию магнитного поля, в котором на проводник длиной 10 см действует сила 0,05 Н. Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля:
а) 0,025 Тл
б) 0,02 Тл +
в) 0,2 Тл

19. На проводник длиной 20 см действует магнитное поле с такой силой? Сила тока в проводнике 50 А, вектор магнитной индукции 0,01 Тл. Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны:
а) 1 Н
б) 0,01 Н
в) 0,1 Н +

20. Что происходит с двумя параллельными проводами, по которым протекают токи в одном направлении:
а) притягиваются +
б) не взаимодействуют
в) отталкиваются

21. Выберите правильные вариант:
Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции B. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза:
а) увеличится в 2 раза
б) не изменится
в) уменьшится в 2 раза +

22. Что происходит с двумя параллельными проводами, по которым протекают токи в противоположных направлениях:
а) не взаимодействуют
б) отталкиваются +
в) притягиваются

23. Укажите правильный вариант:
Магнитная стрелка, расположенная вблизи прямого проводника с током, повернулась на 180°. Это могло произойти вследствие того, что:
а) в проводнике изменилась сила тока
б) вокруг проводника изменилось электрическое поле
в) в проводнике изменилось направление тока +

24. Электрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью 10 Мм/с, индукция поля 0,6 Тл, сила с которой поле действует на электрон, равна 0,4 пН. К линиям магнитной индукции влетает электрон под таким углом:
а) 24,60 +
б) 2460
в) 246

25. Выберите единственно правильный вариант:
По горизонтально расположенному проводнику длиной 0,2 м и массой 0,04 кг течет ток с силой 9,8 А. Найти минимальную индукцию магнитного поля, которая необходима для того, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера:
а) 0,02 Тл
б) 2 Тл
в) 0,2 Тл +

26. Выберите единственно правильный вариант:
Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле так, что направление вектора магнитной индукции B перпендикулярно проводнику. Если силу тока уменьшить в 2 раза, а индукцию магнитного поля увеличить в 4 раза, то действующая на проводник сила Ампера:
а) увеличится в 4 раза
б) увеличится в 2 раза +
в) уменьшится в 2 раза

27. При вдвигании в катушку постоянного магнита в ней возникает электрический ток. Данное явление носит название:
а) электромагнитная индукция +
б) электростатическая индукция
в) самоиндукция

28. Скоростью изменения магнитного потока через контур определяется:
а) индуктивность контура
б) ЭДС индукции +
в) магнитная индукция

29. Сила тока, равная 1 А, создает в контуре магнитный поток в 1 Вб. Укажите, какова будет индуктивность контура:
а) 1 Генри +
б) 1 Тесла
в) 1 Вебер

30. Какой будет энергия магнитного поля катушки индуктивностью 2 Гн, при силе тока в ней 200 мА:
а) 0,4 Дж
б) 400 Дж
в) 0,04 Дж +

Источник

Тест. Электромагнитная индукция

Avatar

Список вопросов теста

Вопрос 1

Индукционный ток в катушке направлен так,что создаваемое им магитное поле:

Варианты ответов
  • всегда препятствует нарастанию магнитного потока сквозь витки катушки
  • всегда препятствует уменьшению магнитного потока сквозь витки катушки
  • всегда препятствует и нарастанию , и уменьшению магнитного потока сквозь витки катушки
  • всегда содействует нарастанию магнитного потока сквозь витки катушки
Вопрос 2

За две секунды магнитный поток сквозь замкнутый контур изменился на 3 Вб. Чему равна ЭДС самоиндукции Ei, возникшая в контуре:

Варианты ответов
  • 0,75 В
  • 1,5 В
  • 3 В
  • 6 В
Вопрос 3

уменьшение магнитного потока сквозь контур вызывает появление ЭДС, причем:

Варианты ответов
  • Ei>0
  • Ei ∘ » role=»presentation» style=»font-size: 101%; position: relative;» tabindex=»0″> ∘

к вектору магнитной индукции. ЭДС индукции в проводнике равна:

Вопрос 13

С какой скоростью надо перемещать проводник, длина активной части которого 1 м, под углом 60 ∘ » role=»presentation» style=»font-size: 78%; position: relative;» tabindex=»0″> ∘

к линиям индукции магнитного поля, чтобы в проводнике возбуждалась ЭДС индукции 1 В? Индукция магнитного поля равна 0,2 Тл.

Источник