Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Трансформатор

Решебник к сборнику задач по физике для 7- 9 классов, Перышкин А.В.

1794. Магнит входит в центр замкнутой рамки. Что при этом будет происходить в рамке, если она сделана из:
а) пластика,
б) железа?

1795. К неподвижному железному кольцу приближают магнит так, как показано на рисунке 252. Найдите направление индукционного тока в кольце. Что нужно сделать, чтобы индукционный ток стал противоположного направления?

 1796. С некоторой высоты свободно падает намагниченный стальной стержень. При своем движении он проходит сквозь отверстие в катушке с проволокой, и, выходя из нее, продолжает падение. Опишите изменения в движении стержня.

1797. На рисунке 253 изображена установка, в которой груз при падении вращает машину, дающую электрический ток. Этим током можно питать несколько небольших лампочек, включенных параллельно. Когда лампочки все выключены, то груз, вращая машину, быстро падает вниз. Включая в цепь машины по одной лампочке, можно заметить, что при каждом включении новой лампочки скорость падения груза уменьшается. Объясните это явление.
Если в школе имеется возможность, соберите такую установку и проделайте с ней опыт.

 

1798. На рисунке 254 изображено сечение проводника, расположенного перпендикулярно силовым линиям магнитного поля (проводник замкнут). Стрелкой показано направление движения проводника. Пользуясь правилом правой руки, определите направление индукционного тока в нем и докажите на этом случае индукции, что правило правой руки непосредственно вытекает из закона Ленца.

 

1799. На рисунке 255 изображены два проводника АВ и СD. Проводник АВ включен в цепь источника тока, концы же проводника CD присоединены к гальванометру. При замыкании и размыкании цепи проводника АВ в проводнике CD возникает индукционный ток. Пользуясь законом Ленца, определите в каждом отдельном случае направление индукционного тока в проводнике CD.

 

1800. Что происходит с незакрепленным металлическим кольцом, когда внутрь его вдвигают магнит северным полюсом (см. рис 252)?

 

1801. В однородное магнитное поле помещена проволочная рамка (рис. 256). Будет ли возникать индукционный ток в рамке, если ее:
а) перемещать поступательно;
б) вращать вокруг любой оси, параллельной магнитному полю;
в) вращать вокруг любой оси, перпендикулярной магнитному полю?

1802. Рама грузовика представляет собой замкнутый контур. Будет ли в ней возникать индукционный ток при движении машины?


1803. Чтобы обнаружить индукционный ток, используют замкнутый проводник, но не в виде одного витка провода, а в виде катушки. Почему катушка лучше?


1804. Можно ли получить индукционный ток на установке, изображенной на рисунке 257, не двигая магнит и навитый на него провод?


1805. Имея лишь катушку проволоки и постоянный магнит, как добиться, чтобы стрелка амперметра двигалась?

1806*. В какой момент может искрить комнатный выключатель света: при включении или при выключении? Почему?


1807*. Предохранители в аудио- и видеоаппаратуре перегорают обычно не во время работы, а при включении или выключении. Объясните явление.

1808*. Чем объясняется, что при включении электромагнита в цепь ток устанавливается не сразу, а некоторое время испытывает колебания?

1809*. В момент замыкания цепи энергия источника тока затрачивается не только на преодоление сопротивления цепи. На что еще затрачивается энергия?

1810*. Если водитель трамвая выключит электродвигатель и ток будет идти только через лампы освещения, искры, возникающие в месте контакта трамвайной дуги и провода, значительно уменьшатся. Почему?

1811*. Для устойчивого горения дуги при электросварке применяют стабилизатор — катушку со стальным сердечником. Ее включают последовательно с дугой. Почему стабилизатор помогает?

1812*. Для подачи переменного тока на предприятия и в жилые дома можно использовать подземный кабель, но категорически не разрешается прокладывать его вблизи газовых, водопроводных и канализационных труб, а также вблизи труб отопления. Почему?

1813*. Почему телефонные провода не рекомендуется размещать рядом с проводами переменного тока?

1814. На старых кораблях компасы обязательно устанавливались на массивных медных основаниях. Для чего это делалось?

1815*. Почему сердечник трансформатора делают не из сплошного железа, а из листового, причем отдельные листы изолированы друг от друга?

1816. При передаче электрической энергии на большие расстояния используется ток высокого напряжения. Почему?

1817. Районная станция, находящаяся на расстоянии 130 км от Москвы, подает в Москву ток мощностью в 48 ООО кВт. Какова должна быть сила тока для передачи энергии этой мощности при напряжении в 110 В и в 115 000 В?

1818. На рисунке 258 изображена схема индукционной электроплавильной печи, представляющей собой трансформатор, в котором первичная обмотка 2 состоит из нескольких витков провода. Вместо вторичной обмотки на сердечник трансформатора 1 надет кольцевой тигель 3 с металлом 4. При пропускании тока в первичной катушке сила тока, получаемая в тигле, достигает такой величины, что теплота, развиваемая этим током, расплавляет металл. а) Рассчитайте, какое количество теплоты получает металл в каждую секунду, если в первичную обмотку подводится ток мощностью в 100 кВт и коэффициент полезного действия всей установки 80%. б) Рассчитайте силу тока, протекающего по вторичной обмотке, если число витков первичной обмотки 500, а подводимое к ней напряжение 2000 В.

1819. В медицине для лечения применяется большой соленоид из 12-20 витков. Внутрь него помещается, например, больная рука пациента. По соленоиду пропускают ток высокой частоты, и рука прогревается. За счет чего выделяется тепло?


1820*. Рамку вращают по часовой стрелке в магнитном поле (рис. 259). Каково направление тока в ней?


1821. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка понижающего трансформатора (рис. 260), первичная обмотка которого имеет 1200 витков, если напряжение должно быть понижено от 120 В до 4 В?


1822. Первичная обмотка трансформатора, включенная в сеть 110 В, имеет 550 витков. Какое число витков должна иметь вторичная обмотка, если необходимо получить 440 В?


1823. Катушки трансформатора имеют: первичная — 1200 витков, вторичная — 6000 витков. Какое напряжение получим на клеммах вторичной обмотки, если на клеммы первичной подаем напряжение 80 В?


1824. Каково должно быть напряжение для передачи мощности в 1000 кВт током в 100 А?


1825. Почему при передаче электрической энергии на большие расстояния экономнее пользоваться током высокого напряжения?


1826. Мощность в 500 кВт передают при помощи трансформатора, причем после трансформатора идет ток уже 50 А. Рассчитайте, каково напряжение на клеммах первичной и вторичной обмоток (при отсутствии потерь), если отношение числа витков первичной и вторичной обмоток 1 :100.


1827. Изменится ли соотношение между напряжениями на зажимах первичной и вторичной обмоток трансформатора, если железный сердечник вынуть или если вместо него вставить медный?


1828. Что изменится в трансформаторе, если его железный сердечник заменить алюминиевым?


1829. Трансформатор, коэффициент полезного действия которого 96%, используется для передачи энергии мощностью в 25 кВт с генератора, напряжение на зажимах которого 500 В. Сколько киловатт будет действительно переда¬но по линии, если число витков в первичной и вторичной обмотках 500 и 1000 соответственно, а сопротивление линии 3 Ом?


1830. Первичная обмотка трансформатора имеет 500 витков, а вторичная — 5000. Напряжение на первичной обмотке — 220 В. Каково будет напряжение на вторичной? Какова будет сила тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора, если по линии передавать энергию мощностью в 11 кВт?