ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Электромагнитные колебания и волны.
Электромагнитные
колебания
–
это
процесс
периодического
изменения
электромагнитных величин, характеризующих ускоренное движение электрического
заряда.
Амплитуда – это максимальное значение (по модулю) изменяющейся физической величины.
Период – это время совершения одного полного колебания. СИ [Т]= 1 c
Частота – это число колебаний за одну секунду.
СИ [ν]= 1 c-1 = 1 Гц
T 
1
 

1
T
Циклическая частота – это число колебаний тела за 2π секунд. [ω] = 1 рад/с
  2 
2
T
Формула Томсона для колебательного контура T  2 LC
2
С
i
L
Cu
;
2
Wэ =
2
Wм =
Li
;
2
Cu
2
2

1
2 LC
1
LC

2
+
Li
= const; Wэ+ Wм= Wэмах= Wммах
2
Если R ≠ 0, то наблюдаются затухающие колебания. Wэл= Q
Если R=0, то наблюдаются гармонические колебания.
Гармонические колебания - колебания заряда на конденсаторе, которые происходят по
закону косинуса (или синуса).
q
q = qmcos  0 t
qm = CUm – амплитуда заряда
Т
t
i = q´ производная
i

2
i = Im cos (  0 t+ ) Im = qmw- амплитуда силы тока
u = Umcos  0 t
Um =qm/С-амплитуда напряжения
q2
Cu 2
Wэ =
=
2
2C
2
Li
Wм =
2
Cu
2
2
2
+
t
Т
t
2Т
t
2Т
t
u
Wэ
Wм
Wпол= Wэ+Wм= Wэ max= Wм max= const
мгновенные зн.
Т
Wпол
t
амплитудные зн.
CU
Li
= m
2
2
2
=
LI m
2
2
Переменный ток.
Принцип получения тока основан на явлении ЭМИ (электромагнитной индукции)
Ф = BS·cos α = BS·cos ωt
i  
dФ
 Ф 
dt
u= Umsin ωt
i= Imsin(ωt+φ)
ε = εmsin ωt
εm= BSω=2Blrω=2Blr2υ, где l – длина рамки, r - радиус вращения рамки
Переменный электрический ток – это незатухающие вынужденные колебания силы тока
и напряжения на участке цепи.
1
Активное сопротивление.
Im
I
U
2
Um
2
i – мгновенное значение силы переменного тока
I – действующее значение силы переменного тока равно силе постоянного тока,
выделяющего в цепи такое же количество теплоты, что и переменный ток за это время.
Im – максимальное (амплитудное) значение силы тока равно силе постоянного тока.
В проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока по фазе совпадают с
колебаниями напряжения, а амплитуда силы тока равна амплитуде напряжения, деленной
на сопротивление.
Im 
Um
R
Ёмкостное сопротивление.
q
 U m sin t
C
i=q'= UmCω cos ωt = UmCω sin (ωt+π/2)
Im=UmCω; X C 
1
U
; I
= UωC = U2C
XC
C
Колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения на π/2.
Индуктивное сопротивление.

i  I m sin( t  )
u=Umsin ωt;
2
Im 
Um
;
L
X L  L ;
I
U
U
U
=
=
L
2  L
XL
Колебания силы тока отстают по фазе от колебаний напряжения на π/2.
Реальный участок цепи (последовательное соединение).
u=Umsinωt
I
i=Imsin(ωt+φ)
Сдвиг фаз: tg c  
U
Z
Z  R2  ( X L  X C )2
1
C  X L  X C
R
R
L 
Наблюдается резонанс, если R – мало, XL=XC
Трансформатор – прибор для преобразования переменного напряжения.
1 1

2 2
U1  1

k
U2 2
N1< N2, трансформатор повышающий
N1>N2, трансформатор понижающий
I2 = 0, U2 = ЭДС2 – холостой ход
КПД:  
P2
, η = 90 ÷ 99 %
P1
Электромагнитная волна – это распространяющееся в пространстве и во времени
электромагнитное поле.  = сТ = с/
Свойства электромагнитной волны:
  
1. Поперечность волны (рис.), E  B  c
2. Распространение с постоянной скоростью: с=3·108м/с – в вакууме.
c
1
 0 0

c
c
E
, в веществе  
 .
B
 n
2
3. Волны могут поглощаться диэлектрическими телами.
4. Отражаются от металлических поверхностей.
5. Наблюдается интерференция и дифракция волн.
Свойства процесса излучения:
- Равномерно движущийся заряд волну не излучает.
- Заряд, движущийся с ускорением, излучает волны с мощностью пропорциональной
квадрату ускорения. (Р ≈ а2)
- При излучении волн колебательной системой мощность излучения пропорциональна
четвертой степени частоты. (Р ≈ ω4)
Шкала электромагнитных волн
1. Низкочастотные (переменный ток) (от 3·10-3 Гц до 2·104 Гц) генерируются
электрическими генераторами. Излучение незначительное, поэтому им пренебрегают.
2. Радиоволны (от 2·104 Гц до 3·1012 Гц) генерируются вибраторами Герца, антеннами.
Излучение имеет такое значение, что пренебрежение невозможно. При длительном
облучении приводит к головной боли.
3. СВЧ излучение (от 1·109 Гц до 3·1012 Гц) генерируются валентными электронами атома,
изменяющими направление спина, молекулами вещества, изменяющими скорости своего
вращения. Для данного вида излучения атмосфера земли становится прозрачной.
4. Инфракрасное излучение (тепловое) (от 3·1011 Гц до 3·1014 Гц) генерируются нагретыми
телами, колеблющимися и вращающимися молекулами вещества. Не вызывают зрительных
ощущений. Черное стекло, черная бумага – прозрачны для этих волн, вода, водяные пары –
не прозрачны.
5. Световые волны (от 4·1014 Гц до 8·1014 Гц) генерируются телами, нагретыми до
сравнительно высокой температуры (например, лампа накаливания), валентными
электронами в атомах и молекулах, изменяющие свое положение в пространстве, а также
свободные заряды движущиеся ускоренно.
6. Ультрафиолетовое излучение (от 8·1014 Гц до 3·1016 Гц) генерируются телами,
нагретыми до высокой температуры(3000°C и выше), валентными электронами атомов и
молекул, а также свободные заряды движущиеся ускоренно. Поглощается стеклом,
отражается от металлов, ионизирует воздух. В малых дозах оказывает благотворное
оздоровительное влияние на человека, активизируя синтез витамина D в организме, а также
вызывая загар. Большая доза вызывает ожог кожи и раковые новообразования, ослабляет
иммунную систему человека.
7. Рентгеновское излучение (от 3,7·1015 Гц до 3·1020 Гц) генерируется при торможении
заряженных частиц твердым веществом, изменением состояния электронов внутренних
оболочек атомов и молекул, а также ускоренно движущиеся свободные электроны.
Обладают сильной проникающей способностью, ионизируют воздух. Большая доза
облучения приводит к ожогам и изменению структуры крови человека.
8. Гамма-излучение (от 3·1019 Гц) генерируется при распаде ядра? При изменении
энергетического состояния атомного ядра, а также ускорение свободных заряженных
частиц. Обладают мощной проникающей способностью, проходя через живую ткань,
вызывают ионизацию атомов. Большая доза вызывает нарушение функции деления клеток,
летальный исход.
Радиолокация – это обнаружение и определение местоположения объекта с помощью
радиоволн.
S
ct
2
Радиовещание – это передача в эфир речи, музыки, звуковых эффектов с помощью
электромагнитных волн.
Чтобы передача звуковых волн осуществлялась, сигнал модулируют.
3
Амплитудная модуляция – изменение амплитуды высокочастотных
колебаний по закону изменения передаваемого звукового сигнала.
Детектирование (демодуляция) – процесс выделения низкочастотных
(звуковых) колебаний из модулированных колебаний высокой частоты.
Обучающие задания.
1(А)
Какие превращения энергии
происходят в идеальном колебательном
контуре?
1)
Энергия
электрического
поля
конденсатора
превращается
в
механическую
энергию
катушки
индуктивности.
2) Энергия магнитного поля катушки
выделяется в виде некоторого количества
теплоты в конденсаторе.
3)
Энергия
электрического
поля
конденсатора превращается в энергию
магнитного поля катушки индуктивности,
энергия
магнитного
поля
катушки
переходит в энергию электрического поля
конденсатора.
4)
Энергия
электрического
поля
конденсатора выделяется в виде некоторого
количества теплоты.
2(А) Заряд на обкладках конденсатора в
колебательном контуре изменяется по
закону q = 10-8cos103 πt (Кл). Период этих
колебаний (в секундах) равен
1) 1·10-3
2) 2·10-3
3) 103 π
4) π/103
4(А) При гармонических электрических
колебаниях в колебательном контуре
максимальное
значение
энергии
электрического поля конденсатора равно 50
Дж, максимальное значение энергии
магнитного поля катушки 50 Дж. Как
изменяется во времени полная энергия
электромагнитного поля контура?
1) от 0 до 50 Дж
2) от 0 до 100 Дж
3) от 50 до 100 Дж
4) не изменяется, равна 50 Дж.
5(А)
На рисунке приведен график
зависимости силы
тока от времени в
колебательном
контуре. На каком
из графиков правильно показан процесс
изменения энергии
магнитного поля
катушки?
Указание: запишите уравнение гармонических
колебаний в общем виде и определите величину
циклической частоты. Рассчитайте значение
периода по формуле связи циклической частоты и
периода колебаний.
3(А) Как изменится период собственных
электромагнитных колебаний в контуре
(см. рисунок), если ключ К перевести из
положения 1 в положение 2? С
1) уменьшится в 2 раза
L
2
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 4 раза
1 K
4L
4) увеличится в 4 раза
Указание: запишите формулу энергии магнитного
поля катушки. Какие значения может принимать
энергия? Определите по графику колебания силы
тока величину силы
тока в начальный
момент времени.
Указание: запишите формулу Томсона и
проанализируйте зависимость периода свободных
колебаний от индуктивности контура. По рисунку
определите, чему равна индуктивность контура,
если ключ находится в положении 1? в положении
2?
6(А) На рисунке
показан график
изменении
4
напряжения на выходе генератора с
течением времени. Чему равен период
колебаний напряжения?
1) 50 с
2) 0,017 с
3) 60 с
4) 0,02 с
1) только А
2) только Б и В
3) А, Б и В
4) Только Г
Указание: вспомните о вихревых индукционных
токах.
11(А)
Трансформатор, содержащий во
вторичной обмотке N2 витков, позволяет
увеличить напряжение в 4 раза. Сколько
витков должна иметь первичная обмотка?
1) 4N2
2) 2N2
3) N2/2
4) N2/4
7(А) Сила тока, текущего через резистор,
изменяется по закону I = 36sin128t.
Действующее значение силы тока в цепи…
1) 36 А
2) 72 А
3) 128 А 4) 25 А
Указание: запишите формулу связи числа витков с
напряжением в обмотках трансформатора.
12(А) Излучение электромагнитных волн
наблюдается…
А. при движении любых элементарных
частиц с ускорением;
Б.
при
равномерном
движении
положительно заряженных частиц;
В.
при
ускоренном
движении
положительно заряженных частиц;
Г.
при
равномерном
движении
отрицательно заряженных частиц;
Д. при ускоренном движении отрицательно
заряженных частиц.
1) только А
3) Б и В
2) Б и Г
4) В и Д
13(А) При прохождении электромагнитных
волн в воздухе происходят колебания…
1) молекул воздуха
2) плотности воздуха
3) напряженности электрического и
индукции магнитного полей
4) концентрации кислорода
14(В) Какой частоте соответствует длина
волны в 800 мкм? Ответ выразите в
гигагерцах.
Указание: запишите формулу действующего
значения силы тока. Пользуясь законом изменения
силы тока в резисторе, определите амплитудное
значение силы тока.
8(А)
Максимальная ЭДС генератора
переменного тока зависит от..
1) Только от числа оборотов ротора в
единицу времени.
2) От числа витков обмотки, числа
оборотов ротора в единицу времени,
площади витка и индукции магнитного
поля.
3) От числа оборотов ротора в единицу
времени и числа витков обмотки.
4) От числа витков обмотки, числа
оборотов ротора в единицу времени,
площади витка.
Указание: запишите закон электромагнитной
индукции для обмотки, состоящей из нескольких
витков. Запишите формулу магнитного потока
для вращающейся рамки. Найдите скорость
изменения магнитного потока как производную
потока.
9(А) Какое уравнение зависимости ЭДС
генератора переменного тока от времени
соответствует графику зависимости е(t)?
1) e =50cos10t (м)
2) e =100sin10t (м)
3) e =100cos10t (м)
4) e =50sin10t (м)
10(А)
Почему
сердечники
в
трансформаторе делают не сплошными, а
из тонких изолированных пластин?
А. Для усиления магнитного поля?
Б. Для уменьшения нагрева сердечника.
В. Для уменьшения КПД трансформатора.
Г.
Для
увеличения
коэффициента
трансформации.
Указание: запишите формулу длины волны. Если
нет специальных указаний, считать скорость
электромагнитных волн в вакууме и воздухе
равной скорости света в вакууме.
15(В) На какую силу тока должен быть
рассчитан провод первичной обмотки
сварочного трансформатора, если во
вторичной
обмотке
максимальной
значение силы тока равно 100 А при
напряжении 40 В? Напряжение на
первичной обмотке трансформатора 380 В.
Потерями мощности пренебречь.
Указание: если нет потерь энергии в
трансформаторе, то мощность в первичной
обмотке равна мощности во вторичной обмотке.
5
16(В) Что произойдет с длиной волны,
частотой
и
периодом
излучения
радиопередатчика,
если
емкость
конденсатора
колебательного
контура
передатчика увеличить в 3 раза?
А) длина волны
1) увеличится
Б) период колебаний
2) уменьшится
В) частота колебаний
3) не изменится
А Б В
поле, а в какие – электрическое.
18(В) Чему равно расстояние до самолета,
если время между посланным наземным
радиолокатором сигналом и принятым
после отражения от самолета равно 8·10-4
с? Ответ выразите в километрах.
Указание: Между посылом и приемом сигнала
радиоволна проходит двойное расстояние: до
самолета и обратно.
19(С)
Разборный
школьный трансформатор
включен
в
сеть.
К
вторичной
обмотке
подключена нагрузка. Как
изменится сила тока в первичной и
вторичной обмотках при удалении верхней
части сердечника (см. рисунок)?
Указание: используйте формулу длины волны и
формулу Томсона.
17(В) Колебательный контур состоит из
конденсатора емкостью 400 пФ и катушки
индуктивностью
10
мГн.
Найдите
амплитуду колебаний напряжения, если
амплитуда колебаний силы тока равна 0,1А.
Указание: при удалении части сердечника
магнитное поле в обеих катушках уменьшится.
Это приведет к уменьшению ЭДС индукции во
вторичной обмотке и ЭДС самоиндукции в
первичной обмотке.
Указание: используйте закон сохранения энергии
при электромагнитных колебаниях. Запишите
формулы энергии магнитного поля катушки и
электрического поля конденсатора. Вспомните, в
какие момент времени отсутствует магнитное
Ответы к обучающим заданиям.
1А
3
2А
2
14В
375 ГГц
3А
1
4А
5А
4
1
15В
13 А
6А
2
7А
4
16В
112
8А
2
9А
4
10А
2
17В
500 В
11А
4
12А 13А
4
3
18В
120 км
19С В первичной обмотке сила тока увеличится, во вторичной – уменьшится.
Тренировочные задания.
1(А) Заряженный конденсатор замыкают
на катушку. Активное сопротивление
проводов и катушки мало. Заряд на
положительно
заряженной
пластине
конденсатора…
1) монотонно возрастет до некоторого
максимального значения
2) монотонно спадет до нуля
3) будет колебаться от начального значения
до нуля и обратно
4) будет колебаться от начального значения
до противоположного, периодически меняя
знак
2(В) Амплитудное значение заряда на
конденсаторе равно 2,0 мкКл. Чему равно
значение заряда на конденсаторе через 1/6
часть периода колебаний после достижения
этого значения?
1) 4,0 мкКл
3) 1,7 мкКл
2) 2,0 мкКл
4) 1,0 мкКл
3(А) Как изменится частота собственных
электромагнитных колебаний в контуре
(см. рисунок), если ключ К перевести из
положения 1 в положение 2?
1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) уменьшится в 4 раза
4) не изменится
4(А)
В колебательном контуре в
начальный момент времени энергия
электрического поля конденсатора равна
4·10-6 Дж. Через ⅛ часть периода энергия
6
электрического
поля
конденсатора
уменьшилась наполовину. Какова в этот
момент энергия магнитного поля катушки?
1) 4·10-6 Дж
3) 1·10-6 Дж
4) Увеличится в 9 раз.
10(А)
Можно
ли
использовать
трансформатор для увеличения или
уменьшения постоянного напряжения?
1) нет
2) да
3) можно только для повышения
напряжения
4)
можно
только
для
понижения
напряжения
11(А) Сила тока в первичной в первичной
обмотке понижающего трансформатора
0,2А, напряжение 220 В. Определите силу
тока и напряжение во вторичной обмотке,
если коэффициент трансформации равен 5.
1) 1А, 44 В
3) 0,04 А, 1100 В
2) 1А, 1100 В
4) 0,5 А, 44 В
12(А) Заряженная частица НЕ излучает
электромагнитные волны в вакууме при …
1) равномерном прямолинейном движении;
2) равномерном движении по окружности;
3) колебательном движении;
4) любом движении с ускорением.
13(А) На каком из рисунков правильно
показано взаимное направление векторов
напряженности электрического поля Е,
индукции магнитного поля В и скорости
распространения
в
вакууме
электромагнитной волны υ?
2) 2·10-6 Дж
4) 3·10-6 Дж
5(А) Зависимость силы тока от времени в
идеальном колебательном контуре задана
уравнением I = 0,1cos1000πt (A). Как будут
соотноситься энергия магнитного поля
катушки
индуктивности
и
энергия
электрического поля конденсатора в
момент времени, когда сила тока I = 0,1 А?
1) энергия магнитного поля максимальна,
энергия электрического поля равна нулю.
2)
энергия
электрического
поля
максимальна, энергия магнитного поля
равна нулю.
3) энергия магнитного поля равна энергии
электрического поля.
4) энергия магнитного поля равна энергии
электрического поля и равна нулю.
6(А) Если сила тока в электрической
лампочке,
питаемой
от
генератора
переменного тока, меняется с течением
времени
согласно
графику на рисунке, то
период
колебаний
напряжения на клеммах
лампы равен…
1) 0,01 мс 2) 0,02 мс 3) 0,04 мс 4) 25 мс
7(А)
Напряжение в домашней сети
меняется по закону U = U0cosωt.
Сопротивление утюга равно R. Мощность
утюга при этом равна
U 02
1)
R
U 02
2)
2R
U 02
3)
R
14(В)
Электромагнитные
волны
распространяются в некоторой среде со
скоростью 2·108 м/с. Какую длину волны
имеют электромагнитные колебания в этой
среде, если их частота в вакууме 1 МГц?
15(В)
Понижающий трансформатор
включен в сеть с напряжением 1000 В и
потребляет от сети мощность 400 Вт. Каков
КПД трансформатора, если сила тока во
вторичной обмотке 3,8 А, коэффициент
трансформации равен 10? Ответ запишите
в процентах.
16(В) Как изменятся частота, период и
длина
принимаемой
волны,
если
индуктивность колебательного контура
приемника уменьшится в 4 раза?
U 02
4)
4R
8(А)
Для питания обмотки ротора
генератора переменного тока используют…
1) постоянный и переменный ток;
2) переменный ток;
3) постоянный ток;
4) трехфазный ток.
9(А)
Как изменится ЭДС генератора
переменного тока, если число оборотов
ротора увеличится в 3 раза?
1) Не изменится.
2) Уменьшится в 3 раза.
3) Увеличится в 3 раза.
7
А) длина волны
Б) период колебаний
В) частота колебаний
А Б В
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Определите
минимальную
дальность
обнаружения цели.
19(С) Колебательный контур состоит из
конденсатора постоянной емкости и
катушки, в которую можно вдвигать
сердечник. Один сердечник изготовлен из
феррита – спрессованного порошка
магнитного
соединения
железа,
обладающего
большим
активным
сопротивлением, а другой – из меди. Как
изменится частота собственных колебаний
контура, если в катушку вдвинуть: а)
медный сердечник; б) сердечник из
феррита?
17(В) Колебательный контур составлен из
дросселя индуктивностью 0,2 Гн и
конденсатора емкостью 10 мкФ. В момент,
когда напряжение на конденсаторе было
1В, сила тока в контуре составляла 0,01 А.
найти максимальную силу тока в этом
контуре. Ответ выразите в миллиамперах.
18(С)
Радиолокатор
работает
в
импульсном
режиме.
Длительность
каждого импульса составляет 0,8 мкс.
Ответы к тренировочным заданиям.
1А
2А
3А
4А
5А
6А
7А
8А
9А
10А
11А
12А
13А
4
4
4
2
1
3
2
1
3
1
1
1
4
14В
15В
16В
17В
18С
200 м
95%
221
12 мА
120 м
18(С) Так как радиолокатор способен принимать отраженный сигнал только после окончания излучения
соответствующего импульса, то время прохождения радиосигнала до цели на минимальной дальности
равно половине временного интервала излучения импульса. Поэтому smin = ct/2 = 120 м.
19(С) а) В медном сердечнике возникнут индукционные токи Фуко, магнитное поле которых будет
ослаблять магнитное поле катушки согласно правилу Ленца. Это приведет к уменьшению индуктивности
и, следовательно, к увеличению частоты собственных колебаний контура.
б) В феррите токи Фуко незначительны из-за большого активного сопротивления.
Сердечник из феррита, обладающий высокой способностью намагничиваться, увеличит
магнитное поле катушки, а, следовательно, ее индуктивность. Поэтому частота уменьшится.
Контрольные задания.
1(А)
В колебательном контуре после
разрядки конденсатора ток исчезает не
сразу,
а
постепенно
уменьшается,
перезаряжая конденсатор. Это связано с
явлением…
1) инерции
2) электростатической индукции
3) самоиндукции
4) термоэлектронной эмиссии
2(В) Чему равна разность фаз между
колебаниями заряда на конденсаторе и
силы тока в катушке колебательного
контура?
1) π
2) π/4
3) π/2
4) 0
3(А)
Какой должна быть электрическая
емкость конденсатора Сх в контуре (см.
рисунок), чтобы при переводе ключа К из
положения 1 в положение 2 частота
собственных электромагнитных колебаний
в контуре увеличилась в 3 раза?
1) С/9
3) 3С
2) С/3
4) 9С
4(А)
На
рисунке
изображены
последовательные
фазы
колебаний,
происходящих в контуре после зарядки
конденсатора. В какой фазе энергия
магнитного поля катушки максимальна?
(Укажите номер фазы.)
8
1)
2)
t=0
t=
3)
T
8
t=
вращения ротора.
3) Чем больше пар полюсов, тем больше
частота переменного электрического тока и
больше скорость вращения ротора.
4) Чем больше пар полюсов, тем меньше
частота переменного электрического тока и
меньше скорость вращения ротора.
9(А) На рисунке тонкой линией показаны
графики зависимости от времени ЭДС,
возникающей в обмотке генератора. На
каком из них толстая линия соответствует
зависимости ЭДС от времени при
уменьшении частоты вращения ротора
генератора в 2 раза?
10(А) У какого трансформатора провода
первичной обмотки обычно имеют сечение
больше, чем провода вторичной обмотки?
1) у трансформатора с большой мощностью
2) у понижающего
3) у повышающего
4) у трансформатора с маленькой
мощностью
11(А)
Трансформатор, содержащий в
первичной обмотке 840 витков, повышает
напряжение с 220 до 660 В. Сколько витков
во вторичной обмотке?
1) 3
2) 280
3) 440
4) 2520
12(А)
Выберите
правильное(-ые)
утверждение(-я).
А. Максвелл, опираясь на эксперименты
Фарадея
по
исследованию
электромагнитной индукции, теоретически
предсказал
существование
электромагнитных волн.
Б. Герц, опираясь на теоретические
предсказания
Максвелла,
обнаружил
электромагнитные
волны
экспериментально.
В. Максвелл, опираясь на эксперименты
Герца по исследованию электромагнитных
волн, создал теорию их распространения в
вакууме.
1) только А
3) только В
2) только Б
4) А и Б
13(А)
Скорость
распространения
электромагнитных волн…
1) имеет максимальное значение в вакууме
2) имеет максимальное значение в
диэлектриках
4)
T
4
t=
3
T
8
5(А) Зависимость силы тока от времени в
катушке индуктивности в идеальном
колебательном контуре задана уравнением
i=10sin
2
t (мA). В какой момент времени
T
сила тока в катушке равна 5 мА?
1) Т/2
2) Т/12 3) Т/3
4) Т/6
6(А) По какому закону изменяется сила
переменного тока, график зависимости
которого изображен на рисунке?
1) i = 0,1 sint (мА)
2) i = 0,2 sin2t (мА)
3) i = 0,1 соs2t (мА)
4) i = 0,2 соst (мА)
7(А) По участку цепи сопротивлением R
идет переменный ток, меняющийся по
гармоническому закону. В некоторый
момент времени действующее значение
напряжения на этом участке цепи
уменьшили в 2 раза, а его сопротивление
уменьшили в 4 раза. При этом мощность
тока…
1) уменьшилась в 4 раза
2) уменьшилась в 8 раз
3) не изменилась
4) увеличилась в 2 раза
8(А)
Ротор индукционного генератора
имеет не одну, а несколько пар магнитных
полюсов. С чем это связано?
1) Чем больше пар полюсов, тем больше
частота переменного электрического тока
при данной скорости вращения ротора.
2) Чем больше пар полюсов, тем меньше
частота переменного электрического тока
при
данной
скорости
9
3) имеет максимальное значение в металлах
4) одинакова в любых средах
14(В) Сколько колебаний происходит в
электромагнитной волне с длиной волны 30
м за время, равное одному периоду
звуковых колебаний с частотой звука 200
Гц?
15(В) Первичная обмотка понижающего
трансформатора
с
коэффициентом
трансформации 10 включена в сеть
переменного тока с напряжением 120 В.
Сопротивление вторичной обмотки 1,2 Ом,
сила тока в ней 5 А. Найдите
сопротивление нагрузки трансформатора.
16(В)
При настройке радиоприемника
индуктивность катушки колебательного
контура увеличилась в 4 раза, а площадь
пластин конденсатора уменьшилась в 9 раз.
Как изменились частота, период и длина
волны принимаемых радиоволн?
А
Б
А) частота колебаний
Б) период колебаний
В) длина волны
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
17(В) Амплитуда силы тока в контуре 1,4
А, амплитуда напряжения 280 В. Найти
напряжение в тот момент времени, когда
энергия магнитного поля катушки равна
энергии электрического поля конденсатора.
18(С) Радиолокатор работает на волне 15
см и дает 4000 импульсов в секунду. Какова
наибольшая глубина разведки локатора?
19(С)
Трансформатор включен в сеть, как
показано на рисунке. Как изменятся
показания приборов при уменьшении
сопротивления реостата?
В
Ответы к контрольным заданиям.
1А
3
2А
3
14В
50000
3А
2
4А
5А
3
2
15В
1,2 Ом
6А
2
7А
3
16В
122
8А
1
9А
3
10А
3
17В
200 В
11А
4
12А 13А
4
1
18С
37,5 км
18(С) При наибольшей глубине разведки отраженный сигнал должен вернуться до того, как начнется
излучение следующего импульса, то есть smax = cT/2, где Т – период излучения импульса.
Т = 1/4000 с, следовательно smax = 3·108/(2·4000) = 37500 (м)
19(С) Напряжение в первичной обмотке постоянно и равно напряжению на выходе источника переменного
тока. При уменьшении сопротивления реостата сила тока во вторичной обмотке возрастает. Этот ток
согласно правилу Ленца уменьшает общий магнитный поток в сердечнике (магнитопроводе), что приводит
к уменьшению ЭДС индукции во вторичной обмотке, а, значит, к уменьшению напряжения U2. Также
уменьшение общего магнитного потока приводит к уменьшению ЭДС самоиндукции в первичной обмотке,
что приводит к увеличению силы тока в первичной обмотке.
10