Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Примеры решения задач. Задача 1. По соленоиду течет ток I = 2 А






     

    Задача 1. По соленоиду течет ток I = 2 А. Магнитный поток Фm, пронизывающий поперечное сечение соленоида, равен 4 .10-6 Вб. Определить индуктивность соленоида, если он имеет N = 800 витков.

     

    Дано:

    I = 2 А

    Фm = 4 .10-6 Вб

    N = 800 витков

    L -?

    ному со всеми N витками соленоида, когда по нему идет ток, равный единице силы тока, т.е.

    ,

    где y - потокосцепление, равное

    .

    Тогда

    .

     

    Подставим численные значения и вычислим L:

     

    = 1, 6 .10-3 Гн.

    Ответ: L = 1, 6 .10-3 Гн.

     

    Задача 2. Если сила тока, проходящего в некотором соленоиде, изменяется на 50 , то на концах соленоида возникает среднее значение ЭДС самоиндукции, равное 0, 08 В. Найти индуктивность соленоида.

     

    Дано: Решение

    = const 1. По закону Фарадея - Ленца

    < Es > = 0, 08 В ,

    L -? где y - потокосцепление.

    2. Потокосцепление равно y = L I, тогда , так как индуктивность соленоида не изменяется.

    3. Если ток в соленоиде изменяется по произвольному закону, то выражает среднее изменение тока в единицу времени, тогда выражает среднее значение < Es > за интервал времени D t.

    Следовательно,

     

    .

     

    Вычислим значение индуктивности:

     

    = 1, 6 .10-3 Гн.

     

    Ответ: L = 1, 6 .10-3 Гн.

     

    Задача 3. Обмотка соленоида состоит из одного слоя плотно прилегающих друг к другу витков медного провода. Диаметр провода d = 0, 2 мм, диаметр соленоида D = 5 см. По соленоиду течет ток I = 1 А. Определить, какое количество электричества протечет через обмотку соленоида, если концы ее замкнуть накоротко. Толщиной изоляции пренебречь.

     

     

    Дано:

    d = 0, 2 мм = 2 .10- 4 м

    D = 5 см = 5 .10-2 м

    I = 1 А

    rмеди = 1, 7 .10-8 Ом.м

    q -?

     

    По закону Ома

    ,

     

    где R – сопротивление соленоида, а I – индукционный ток, текущий через соленоид при замыкании обмотки.

    Тогда

    По закону Фарадея - Ленца

    Тогда

    .

     

    Интегрируя полученное выражение, получаем

     

     

    где - начальное потокосцепление, - конечное.

    Потокосцепление y пропорционально силе тока в соленоиде, следовательно,

    , а = 0,

     

    так как ток в этот момент обратится в нуль.

    Тогда

    или

    Индуктивность соленоида равна

     

    ,

     

    где l – длина соленоида.

    Сопротивление

     

    ,

     

    где lпр – длина медного провода, S 2 – его площадь.

    Длина провода

     

    lпр = p D N,

    где p D – длина одного витка, N – число витков, S 2 = – площадь сечения провода.

    Тогда

    .

     

    Подставим индуктивность и сопротивление в формулу заряда:

     

    .

     

    Длина соленоида находится из соотношения

     

    ,

     

    где d – диаметр провода, а N – число витков соленоида (витки плотно прилегают друг к другу).

    Тогда

     

    .

     

    Подставим числа и вычислим

     

    Кл.

    Ответ: q = 1, 45 .10-4 Кл.

     

    Задача 4. Соленоид с железным сердечником длиной 50 см и площадью сечения S = 10 см2 имеет 1000 витков. Найти индуктивность этого соленоида при токах: 1) I = 0, 1 А; 2) I = 0, 2 А; 3) I = 2 А.

     

    Дано:

    l = 50 см = 0, 5 м

    S = 10 см2 = 10-3 м2

    N = 1000

    1) I = 0, 1 А

    2) I = 0, 2 А

    3) I = 2 А

    L -?

     

     

    среда обладает свойством намагничиваться, то m ¹ 1. Железо является ферромагнетиком, оно сильно намагничивается при внесении в магнитное поле, m железа» 1. При протекании тока по соленоиду создается однородное магнитное поле, напряженность которого

     

    .

     

    Индукция магнитного поля ,

     

    .

     

    Магнитная проницаемость зависит от Н, а Н – от тока I. Зависимость μ от Н представлена на рис. 16.5.

     
     

     

     


    Рис.16.5

     

    Зная напряженность магнитного поля, созданного током I, можно найти индукцию магнитного поля В для данного значения напряженности, воспользовавшись графиком зависимости В от Н (см. прил.), а затем вычислить μ - магнитную проницаемость для данного тока I в соленоиде.

     

    = 400 .

    .

    .

    Из графика определяем

    В 1 = 0, 8 Тл, В 2 = 1, 2 Тл и В 3 = 1, 6 Тл.

     

    Вычислим значение .

    Тогда

    Гн.

    Гн.

    Гн.

     

    Ответ: L 1 = 8 Гн, L 2 = 6 Гн, L 3 = 0, 8 Гн.

     

    Задача 5. На соленоид с немагнитным сердечником длиной 0, 2 м и площадью поперечного сечения 3.10-3 м2 надет проволочный виток. Число витков соленоида N 1 = 320. Какая средняя ЭДС взаимоиндукции возникнет в витке, если ток соленоида I = 3 А выключить в течение D t = 0, 001 с.

     

    Дано:

    l = 0, 2 м

    S = 3 .10-3 м2

    N 1 = 320

    N 2 = 1

    I 1 = 3 А

    I 2 = 0

    D t = 0, 001 с

    < Евз > -?

    4)

    5) , D I = I 2I 1 = 0 – I 1, m = 1 (сердечник немагнитный).

    В.

     

    Ответ: < Евз > = 0, 018 В.

     

    Задача 6. На один немагнитный сердечник намотаны две катушки, имеющие индуктивности L 1 = 0, 2 Гн и L 2 = 0, 8 Гн. Какой ток потечет во второй катушке, если ток I 1 = 0, 3 А в первой катушке выключить в течение 0, 001 с. Сопротивление второй катушки R 2 = 600 Ом.

     

    Дано:

    L 1 = 0, 2 Гн

    L 2 = 0, 8 Гн

    I 1 = 0, 3 А

    R 2 = 600 Ом

    D t = 0, 001 с

    I 2 -?

    Решая эти три уравнения, получаем

     

    ,

     

    то есть

    .

     

    Тогда

    .

     

    Подставляя численные значения, находим

    А.

    Ответ: I 2 = 0, 2 А.

     

    Задача 7. На железный стержень длиной 50 см и сечением 2 см2 намотан в один слой провод так, что на каждый сантиметр длины стержня приходится 20 витков. Определить энергию магнитного поля в сердечнике соленоида, если сила тока в обмотке 0, 5 А.

     

    Дано:

    l = 50 см = 0, 5 м

    S = 2 см2 = 2 .10-4 м2

    = 20 = 2.103

    I = 0, 5 А

    Wт -?

     

    Индуктивность

    ,

    где - объем соленоида, - магнитная постоянная, = 4 p ·10-7 .

    ,

     

    где В – индукция магнитного поля внутри соленоида, Н – напряженность.

    Подставив в формулу энергии индуктивность и магнитную проницаемость, получим

    ,

    .

     

    Найдем величину Н

    Н = 2 .103 . 0, 5 = 103 .

     

    Тогда величину В можно найти из графика зависимости В от Н (см. прил.).

    При Н = 103 В = 1, 3 Тл.

    Вычислим энергию магнитного поля

     

    = 0, 065 Дж.

    Ответ: Wт = 0, 065 Дж.

     

    Задача 8. При индукции магнитного поля В = 1 Тл объемная плотность энергии магнитного поля в железе wт = 200 . Какова магнитная проницаемость m железа в этих условиях?

    Дано:

    В = 1 Тл

    wт = 200

    m -?

     

     

    Из второй формулы можно определить m непосредственно:

     

    Вычислим m:

    .

     

    Ответ: m = 2000.

     

    Задача 9. При некоторой силе тока плотность энергии магнитного поля соленоида (без сердечника) w = 0, 2 . Во сколько раз увеличится плотность энергии поля при той же силе тока, если соленоид будет иметь железный сердечник?

    Дано:

    I 1 = I 2

    H 1 = I 1 n, H 2 = I 2 n, I 1 = I 2, H 1 = H 2;

     

    . (2)

     

    При одном и том же токе напряженность поля будет одна и та же.

     

     

    (нет сердечника).

    Тогда

    .

     

    Из формулы (1) следует

     

    .

     

    Из графика зависимости В от Н (см. приложение) находим

     

    В 2 = 1 Тл, В 2 = Н.

    Тогда

    ;

    .

    Ответ: .

     

    Задача 10. Катушка имеет сопротивление R = 10 Ом и индуктивность L = 0, 144 Гн. Через сколько времени после выключения в катушке возникнет ток, равный половине установившегося?

    Дано:

    R = 10 Ом

    L = 0, 144 Гн

    t -?

     

    ,

     

    где I 0 – установившийся ток в катушке (начальный ток), I – ток в момент времени t, R – сопротивление катушки, L – ее индуктивность.

    Тогда

    ;

    с.

     

    Ответ: t» 9 .10-3 с.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.