bài giảng điện đại học công nghệ phần 3

Chia sẻ: Thái Duy Ái Ngọc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài giảng điện đại học công nghệ phần 3', kinh tế - quản lý, kinh tế học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: bài giảng điện đại học công nghệ phần 3

q B2 x2 a) Chøng minh r»ng m ® − îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: m = 8U b ) NÕu cã hai ion cã cïng mét ®iÖn tÝch q nh − ng cã khèi l − îng kh¸c nhau mét l − îng ∆ m ®i vµo bu«ng cña khèi phæ kÕ. H·y tinh ∆ m theo U, q, m, B, vµ kho¶ng c¸ch ∆ x gi÷a hai vÞ trÝ cña hai h¹t trªn kÝnh ¶nh c) TÝnh ∆ x cho hai h¹t Cl cã khèi l − îng 35 vµ 37 u , nÕu U=7,3 kV, B=0,5T. H ×nh 8.2 21
bµi tËp ch − ¬ng 7: c¶m øng ®iÖn tõ B µi 7.1 : M ét khung d©y h×nh vu«ng abcd mçi A a b c¹nh l = 2 c m, ® − îc ®Æt gÇn dßng ®iÖn th¼ng dµi v« h¹n AB c− êng ®é I = 3 0 A. Khung abcd vµ d©y I AB cïng n»m trong mét mÆt ph¼ng, c¹nh ad song d c song víi d©y AB vµ c¸ch d©y mét ®o¹n r = 1 c m B H ×nh 10.1 (H×nh 10.1). TÝnh tõ th«ng göi qua khung d©y. B µi 7.2 : M ét d©y dÉn th¼ng cã ®iÖn trë R 1 trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi ® − îc bÎ gËp t¹o thµnh mét B gãc 2 α ( H×nh 10.2). Mét ®o¹n còng lµm tõ d©y 2α dÉn ®ã ® − îc ®Æt vu«ng gãc víi ® − êng ph©n gi¸c 1 2 cña gãc 2 α , cïng víi d©y dÉn bÞ gËp t¹o thµnh v mét vßng d©y kÝn h×nh tam gi¸c. Vßng d©y nµy ® − îc ®Æt trong tõ tr − êng ®Òu B v u«ng gãc víi mÆt H ×nh 10.2 ph¼ng cña vßng d©y. X¸c ®Þnh h − íng vµ c − êng ®é dßng ®iÖn I c h¹y trong vßng d©y khi ®o¹n d©y chuyÓn ®éng víi vËn tèc kh«ng ®æi v. Bá qua ®iÖn trë ë c¸c ®iÓm tiÕp xóc 1 vµ 2. B µi 7.3 : T rong cïng mét mÆt ph¼ng víi dßng ®iÖn th¼ng dµi v« h¹n c − êng ®é I = 2 0 A ng − êi ta ®Æt hai thanh tr − ît (kim lo¹i) song song víi dßng ®iÖn vµ c¸ch dßng ®iÖn mét kho¶ng x 0 = x0 1 c m. Hai thanh tr − ît c¸ch nhau l = 0 ,5 m. v l Trªn hai thanh tr − ît ng − êi ta lång vµo mét ®o¹n d©y dÉn dµi l ( H×nh 10.3). T×m hiÖu H×nh 10.3 ®iÖn thÕ xuÊt hiÖn gi÷a 2 ®Çu d©y dÉn nÕu cho d©y dÉn tr − ît tÞnh tiÕn trªn c¸c thanh víi vËn tèc kh«ng ®æi v = 3 m /s. B µi 7.4 : § Ó ®o c¶m øng tõ gi÷a hai cùc cña mét nam ch©m ®iÖn ng − êi ta ®Æt vµo ®ã mét cuén d©y N = 5 0 vßng, diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña mçi vßng S = 2 c m 2 . Trôc cña cuén d©y song song víi c¸c ® − êng søc tõ tr− êng. Cuén d©y ® − îc nèi kÝn víi mét ®iÖn kÕ xung kÝch (dïng ®Ó ®o ®iÖn l− îng phãng qua khung d©y 22
cña ®iÖn kÕ). §iÖn trë cña ®iÖn kÕ R = 2 × 1 0 3 Ω . §iÖn trë cña cuén d©y N r Êt nhá so víi ®iÖn trë cña ®iÖn kÕ. T×m c¶m øng tõ gi÷a hai cùc cña nam ch©m ®iÖn biÕt r»ng khi rót nhanh cuén d©y N r a khái nam ch©m th× khung d©y cña ®iÖn kÕ lÖch ®i mét gãc α ø ng víi 50 v¹ch trªn th − íc chia cña ®iÖn kÕ. Cho biÕt mçi v¹ch chia øng víi mét ®iÖn l − îng phãng qua khung d©y ®iÖn kÕ b»ng 2 × 1 0 -8 C . B µi 7.5 : M ét khung d©y h×nh ch÷ nhËt lµm b»ng d©y dÉn cã b¸n kÝnh r= 1 m m. ChiÒu dµi a = 1 0 m cña khung rÊt lín so víi chiÒu réng b = 1 0 cm cña nã (®o tõ c¸c trôc cña c¹nh khung). T×m hÖ sè tù c¶m L c ña khung d©y. §é tõ thÈm cña m«i tr − êng gi¶ thiÕt b»ng 1. Bá qua tõ tr − êng bªn trong d©y dÉn. B µi 7.6 : H ai èng d©y cã hÖ sè tù c¶m lÇn l− ît lµ L 1 = 3 ×10 -3 H v µ L2 = 5 ×10 -3 H , ® − îc m¾c nèi tiÕp víi nhau sao cho tõ tr − êng do chóng sinh ra cïng chiÒu. Khi ®ã hÖ sè c¶m øng cña c¶ hÖ b»ng L = 1 1 × 1 0 -3 H . T×m hÖ sè c¶m øng cña c¶ hÖ nÕu nèi l¹i c¸c èng d©y sao cho tõ tr− êng do chóng g©y ra cã chiÒu ®èi nhau (song vÉn gi÷ vÞ trÝ cña chóng nh − t r − íc). B µi 7.7 : C uén d©y cã hÖ sè tù c¶m L, R L = 2 × 10 H v µ ®iÖn trë R = 1 Ω ® − îc m¾c -6 vµo mét nguån ®iÖn cã thÕ ®iÖn ®éng kh«ng K 2 R1 1 ®æi E = 3 V (H×nh 10.4). Sau khi dßng ®iÖn trong èng d©y ®· æn ®Þnh, ng − êi ta ®¶o rÊt H ×nh 10.4 nhanh kho¸ K tõ vÞ trÝ 1 sang vÞ trÝ 2. T×m nhiÖt l− îng to¶ ra trªn ®iÖn trë R 1 = 2 Ω . Bá qua ®iÖn trë trong c¸c nguån ®iÖn vµ ®iÖn trë cña c¸c d©y nèi. B µi 7.8 : So s¸nh n¨ng l−îng cÇn thiÕt ®Ó thiÕt lËp trong mét khèi lËp ph−¬ng c¹nh 10 cm. a) Mét ®iÖn tr − êng ®Òu b»ng 100 kV/m. b) Mét tõ tr − êng ®Òu b»ng 1 T. (C¶ hai tr−êng nµy cã thÓ coi lµ lín, nh−ng cã thÓ t¹o ®−îc trong phßng thÝ nghiÖm). B µi 7.9 : M ét thanh quay xung quanh ®iÓmC (H×nh 10.5) víi vËn tèc 5 + + + r B = 0 ,3 T CC + + 23 + + +
vßng/s.H·y x¸c ®Þnh hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu cña thanh (thanh dµi 80 cm quay trong tõ tr− êng h − íng vµo trong trang giÊy víi B = 0 ,3 T). B µi 7.10 : N h − h ×nh 10.6, mét thanh kim lo¹i tiÕp xóc víi m¹ch ®iÖn vµ lµm cho m¹ch ®iÖn kÝn. Tõ tr − êng B = 0 ,15 T th¼ng gãc víi mÆt ph¼ng khung giÊy. §iÖn trë toµn m¹ch lµ 3 Ω . H·y x¸c ®Þnh lùc F ® Ó kÐo thanh tr− ît víi vËn tèc b»ng v = 2 m/s. B µi 7.11 : M ét "chiÕc nhÉn" b»ng kim lo¹i cã mËt ®é ρ v µ ®é dÉn ®iÖn σ ® − îc vÏ trªn h×nh 10.7. NhÉn n»m trong mÆt ph¼ng x y n »m trong tõ tr − êng B thay ®æi theo qui → → → luËt B (t ) = B0 ⋅ cos(w t ) ⋅ k ( k v Ðct¬ ®¬n vÞ h − íng theo trôc z ). a) X¸c ®Þnh khèi l− îng M v µ ®iÖn trë R c ña nhÉn. b) T×m dßng c¶m øng i(t ) trong nhÉn, lÊy h − íng d − ¬ng lµ h − íng theo chiÒu quay cña kim ®ång hå (nh×n tõ trªn xuèng). c) C«ng suÊt to¶ nhiÖt trung b×nh P c ña nhÉn. d) NhiÖt dung riªng cña vËt chÊt lµm nªn dT nhÉn lµ c , x¸c ®Þnh c ña nhÉn vµ gi¶ sö dt kh«ng cã sù mÊt nhiÖt. B µi 7.12 : M ét ®o¹n d©y dµi a d Þch chuyÓn → víi vËn tèc v s ong song víi d©y dµi cã dßng ®iÖn I c h¹y qua. C¸c th«ng sè ® − îc chØ ra trªn h×nh 10.8. → a) X¸c ®Þnh suÊt ®iÖn ®éng hai ®Çu cña ®o¹n d©y khi v c ïng chiÒu víi I. → b) T − ¬ng tù khi v n g − îc chiÒu víi I. B µi 7.13 : M ét thanh d©y dÉn cã thÓ tr− ît kh«ng ma s¸t trªn hai ® − êng ray dµi → song song. Tõ tr − êng B t h¼ng gãc víi mÆt ph¼ng cña hÖ thèng (H×nh 10.9). 24
a) NÕu c¸c ray ® − îc ®Æt n»m ngang, thanh O O O O O O cã chuyÓn ®éng víi vËn tèc kh«ng ®æi khi a cã tõ tr − êng hay kh«ng. B O O O O O O b) Gi¶ sö ta nèi b»ng d©y dÉn hai ®Çu a vµ b cña thanh vµ t¹i thêi ®iÓm t = 0 t hanh cã b O O O O O O vËn tèc v = v 0 . NÕu ®iÖn trë cña thanh lµ R H ×nh 10.9 v µ ®iÖn trë cña ray b»ng kh«ng, x¸c ®Þnh sù thay ®æi vËn tèc v theo thêi gian. Gi¶i thÝch c©u tr¶ lêi cña b¹n. 25
b µi tËp ch − ¬ng 8: c¬ së lý thuyÕt maxwell ®èi víi tr − êng ®iÖn tõ B µi 8.1. T Ýnh dßng ®iÖn dÞch gi÷a hai b¶n cña tô ®iÖn ph¼ng cã b¶n mÆt h×nh dE V = 3, 0.106 vu«ng c¹nh a=1,0 cm khi biÕt tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn tr − êng lµ . dt m.s (§S I D = 2, 7.10−9 A ) B µi 8.2. T ¹i mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh cã mét dßng 2,8A ch¹y trong d©y nèi hai b¶n cña tô ®iÖn. TÝnh vËn tèc biÕn thiªn ®iÖn tr− êng gi÷a hai b¶n tô nÕu b¶n tô cã d¹ng h×nh vu«ng víi c¹nh a= 1,0 cm. (§S 3,2.1015 V/m.s ) B µi 8.3. C høng minh r»ng c − êng ®é dßng ®iÖn dÞch gi÷a hai b¶n tô ph¼ng dU ID = C , trong ®ã U lµ hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai b¶n tô t¹i thêi ®iÓm ®ang kh¶o dt s¸t. B µi 8.4. T èc ®é tÝch tô ®iÖn tÝch trªn c¸c b¶n tô ®iÖn ph¼ng trßn víi ®iÖn dung dq mC = 12, 0 C= 12,0 pF lµ . H·y x¸c ®Þnh c¶m øng tõ B t¹i ®iÓm c¸ch t©m b¶n tô dt s mét kho¶ng 15,0 cm ( biÕt b¸n kÝnh b¶n tô R= 0,6 cm). µ 0 dQ = 1, 6.10−8 T ) (§S: B = 2π r dt Theo vÝ dô trong gi¸o tr×nh môc 11.2 , trong tr − êng hîp nµy ta cã: B µi 8.5 a ) Chøng minh r»ng tõ tr − êng ngoµi kh«ng gian cña b¶n tô cña tô ®iÖn ph¼ng trßn t¹i ®iÓm c¸ch t©m tô mét kho¶ng r nh − trong vÝ dô ch− ¬ng 11 ( Môc 11.2) ® − îc biÓu diÔn b»ng c«ng thøc: µ0 I D B= 2π r t rong ®ã I D lµ c− êng ®é dßng ®iÖn dÞch. b) Gi¶i thÝch sù t− ¬ng tù gi÷a tr − êng tõ nµy víi tr − êng tõ cña mét sîi d©y. 26
c) So s¸nh tr− êng tõ t¹i c¸c ®iÓm n»m trong kh«ng gian gi÷a c¸c b¶n tô (r
trong ®ã r lµ kho¶ng c¸ch tÝnh tõ nguån B µi 8.11. M ét ®o¹n d©y dÉn h×nh trô b¸n kÝnh tiÕt diÖn ngang b»ng r cã ®é dÉn b»ng σ m ang mét dßng ®iÖn I ph©n bè ®Òu trong toµn tiÕt diÖn. H·y x¸c ®Þnh: a) § iÖn tr − êng E bªn trong d©y dÉn. b) B t¹i ®iÓm ngoµi tiÕp xóc víi vËt dÉn c) V ect¬ Poynting trªn mÆt vËt dÉn vµ h·y chøng minh r»ng vect¬ nµy vu«ng gãc víi mÆt vËt dÉn vµ h − íng vµo trong vËt dÉn d) T Ých ph©n S ® Ó chøng minh r»ng tèc ®é biÕn thiªn n¨ng l − îng ®i vµo mÆt bªn vËt dÉn b»ng c«ng suÊt to¶ nhiÖt I 2 R . Chó ý ng − êi ta cã thÓ xem n¨ng l − îng ®i vµo vËt dÉn d− íi d¹ng sãng ®iÖn tõ ®i vµo d©y dÉn qua mÆt bªn. µI I , b. B = 0 , c. S .2π rl = I 2 R ) (§S: a. E = πr σ 2π r 2 28
Bµi tËp ch−¬ng 10 : tõ tr−êng trong vËt chÊt Bµi 10.1: T×m c−êng ®« tõ tr−êng H vµ c¶m øng tõ B: a) T¹i ®iÓm c¸ch sîi d©y th¼ng dµi v« cïng cã dßng ®iÖn 15 A ch¹y qua mét kho¶ng a= 105mm b) T¹i t©m cña mét solenoit dµi L= 0,24m gåm N=2000vßng víi dßng ®iÖn I=1,6A ch¹y qua. §.S: H = 22,7 A / m a. B = 28,57 µT b. H = 13333 A / m B = 0,0168T Bµi 10.2: Mét nam ch©m ®iÖn cã d¹ng cña mét solenoit cã ®é dµi L=225mm gåm N=900 vßng cã dßng ®iÖn I=0,8A ch¹y qua. TÝnh H vµ B t¹i phÇn t©m cña solenoit biÕt ®é tõ thÈm cña lâi s¾t µ=350. §.S: H = 3200 A / m B=1,41T Bµi 10.3: Mét toroit cã chu vi trung b×nh b»ng L=0,5m gåm N=500vßng víi dßng ®iÖn I=0,15A ch¹y qua. a) T×m H vµ B nÕu lâi cña toroit lµ kh«ng khÝ. b) T×m B vµ ®é tõ hãa M nÕu lâi cña toroit lµ s¾t coa ®é tõ thÈm µ=5000. c) T×m momen tõ trung b×nh cña mét nguyªn tö nÕu nh− khèi l−îng riªng cña s¾t b»ng 7850kg/m3 §.S: a. H = 150 A / m B0 = 0,188mT b. Lâi s¾t: B = 0,94T M = 7,5.10 5 A / m p m = 8,9.10 −24 A.m 2 . c. Bµi 10.4: Mét solenoid cã chiÒu dµi L=0,6 gåm N= 1800 vßng b»ng d©y ®ång. Lâi cña solenoid lµ mét thanh s¾t cã ®é tõ thÈm µ=500. 29
a) C¶m øng tõ B trong lâi s¾t b»ng bao nhiªu khi cã dong I=0,9A ch¹y qua c¸c vßng d©y. b) X¸c ®Þnh c−êng ®é tr−êng tõ H vµ ®ä tõ hãa M cña s¾t. c) M«men tõ trung b×nh cña mçi nguyªn tö s¾t. §.S: a. H = 2700 A / m B = 1,69T b. M = 1,35MA / m c. Pm = 1,59.10 −29 A.m 2 Bµi 10.5: Mét toroid víi chu vi trung b×nh l=25 cm cã lâi b»ng s¾t gåm N=20 vßng vµ cã dßng 10A ch¹y qua. a) Lâi s¾t cã ®é tõ thÈm µ=1000, h·y x¸c ®Þnh c¶m ngs tõ B trong lâi s¾t. b) Ng−êi ta c¾t lâi s¾t thµnh mét khe cã ®é réng b»ng l1=1cm (H×nh 9.1). X¸c ®Þnh B trong kh«ng khÝ còng nh− trong lâi s¾t . H ×nh 9.1 b. B = 2,45.10 −2 T ) (§.S: a. B = 1,01T 30