Задачи средней трудности. В1. Катушка с железным сердечником сечением 20 см2 имеет индуктивность 0,02 Гн

В1. Катушка с железным сердечником сечением 20 см² имеет индуктивность 0,02 Гн. Какой должна быть сила тока, чтобы индукция поля в сердечнике была 1 мТл, если катушка содержит 1000 витков?

В2. Для обеспечения устойчивого горения дуги при элек­тросварке последовательно с ней включают стабилизатор – ка­тушку со стальным сердечником. Как работает такой прибор?

В3. Правила техники безопасности запрещают произво­дить монтажные переключения в электрических цепях, если они находятся под напряжением выше 30 В. Почему такие пе­реключения особенно опасны, если в цепи имеются трансфор­маторы, дроссели, электродвигатели и др.?

В4.При замыкании и размыкании цепей, содержащих катушки с сердечниками (электромагниты, двигатели и др.), возникает дуговой разряд, разрушающий контакты размыкающих устройств. В какой момент больше искрит рубильник: при замыкании или при размыкании? В чём причина этого явления?

Рис. 13.15

В5. В катушку, соединен­ную с аккумулятором и ампер­метром, быстро вдвигают ненамагниченный стальной стер­жень. График изменения силы тока в катушке представлен на рис. 13.15. Объяснить эти из­менения на основании правила Ленца.

В6.Магнитный поток через поперечное сечение катушки, имеющей N = 1000 витков, изменился на величину DФ = 2,0 мВб в результате изменения тока в катушке от i₁ = 4,0 A до I₂ = 20 А. Найти индуктивность L катушки.

Рис. 13.16   Рис. 13.17

В7. В некоторой цепи имеется участок (рис. 13.16): R = 0,1 Ом, L = 0,01 Гн,ток изменяется по закону I = 2t. Найти разность потенциалов между точками А и В.

В8.В цепи (см. рис. 13.16) R = 0,1 0м, L = = 0,02 Гн. В некоторый момент времени j_А – j_b = = 0,1 В и ток увеличивается со ско­ростью 3 А/с. Какова величина тока в этот момент?

В9.В цепи (рис. 13.17) L = 0,01 Гн, R = 20 Ом,ℰ= 10 В, r = 0. С какой скоростью начнет возрастать ток, если замкнуть цепь?

В10. В цепи, описанной в предыдущей задаче, найти скорость изменения тока в момент, когда он достиг 0,3 а.

В11.По катушке протекает постоянный ток, создающий магнитное поле. Энергия этого поля равна 0,50 Дж, а магнитный поток через катушку равен 0,10 Вб. Найти величину тока.

В12. В катушке ток нарастает линейно от нуля до 5 А за 9 с. За это время в проводящем кольце, расположенном вблизи катушки, выделяется 0,5 Дж теплоты. Какое количество теплоты выделится в кольце, если ток в катушке возрастёт линейно от 0 до 10 А за 3 с?

Задачи трудные

С1. Если замкнуть цепь карманной батарейки, держась руками за голые провода, тока не почувствуешь. Если же включить в эту цепь ещё и электрический звонок, то руки будут ощущать резкие толчки. Почему?

С2. Схема включения лампы дневного света (рис. 13.18) содержит стартер 1 и дроссель (катушка с сердечником) 2. Стартер представляет собой биметаллическое реле (пусковое устройство), которое замыкает цепь с электродами лампы, а через некоторое время автоматически размыкает её. Почему в момент размыкания цепи начинает светиться лампа, хотя для возник­новения разряда в лампе необходимо большее напряжение, чем напряжение сети?

Рис. 13.18 Рис. 13.19

С3.В некоторой цепи имеется участок (рис. 13.19). Зная, что R = 2 Ом, L = 0,001 Гн, I₁ = 2t, найти токи I₂, I₃.

Рис. 13.20

С4. В цепи (рис. 13.20) R = 200 Ом, L = 0,010 Гн, С = 1,0×10^–5 Ф.
В момент, когда переменная ЭДС ℰ равнялась 50 В и была направлена влево, ток I имел величину 0,10 А был направлен вправо и возрастал со скоростью 400 А/с. Каким был в этот момент заряд кон­денсатора?

С5.Поверх длинного соленоида вплотную намотана катушка. Ток в соленоиде нарастает прямо пропорционально времени. Каков характер зависимости тока от времени в катушке?

С6.К источнику тока параллельно подключены конденсатор емкостью С = 10 мкФ и катушка индуктивностью L = 0,010 Гн. Сила тока в катушке I = 2,0 А, напряжение на конденсаторе U ~ 10 В. Затем источник отключают. Какой заряд q будет на конденсаторе в тот момент, когда сила то­ка в катушке окажется равной: нулю? Потерями энергии пренебречь.