Тест по физике 11 класс: энергия магнитного поля

Что нужно знать

Энергия магнитного поля — это энергия, которой обладает магнитное поле, создаваемое электрическим током. Она накапливается, например, в катушке с током при прохождении через неё электрического тока.
Энергия магнитного поля катушки с индуктивностью L определяется формулой W = L * I² / 2, где W — энергия в джоулях (Дж), L — индуктивность катушки в генри (Гн), I — сила тока в амперах (А). Индуктивность характеризует способность катушки создавать магнитное поле и измеряется в генри (Гн). Чем больше индуктивность катушки и сила тока, тем больше энергия её магнитного поля. При увеличении силы тока в два раза энергия магнитного поля возрастает в четыре раза, если индуктивность не изменяется. При уменьшении силы тока энергия магнитного поля уменьшается и может переходить в другие виды энергии. Например, при размыкании электрической цепи с катушкой возникает искра, связанная с высвобождением энергии магнитного поля. Типичная ошибка учеников — считать, что энергия магнитного поля прямо пропорциональна силе тока, хотя на самом деле она пропорциональна квадрату силы тока.

Тест: 11 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

  1. 1. Что называют энергией магнитного поля?

    • Энергию, выделяемую проводником при прохождении электрического тока
    • Энергию, возникающую исключительно при нагревании катушки
    • Энергию, связанную только с движением электрических зарядов по проводнику
    • Энергию, которой обладает магнитное поле, создаваемое электрическим током
    Энергия магнитного поля связана с существованием магнитного поля, создаваемого электрическим током. Она может накапливаться, например, в катушке с током.

  2. 2. По какой формуле определяется энергия магнитного поля катушки с током?

    • W = L * I² / 2
    • W = I² / (2 * L)
    • W = L * I
    • W = L * I²
    Энергия магнитного поля катушки определяется формулой W = L * I² / 2, где L — индуктивность, I — сила тока.

  3. 3. В каких единицах СИ измеряется энергия магнитного поля?

    • В теслах (Тл)
    • В джоулях (Дж)
    • В генри (Гн)
    • В амперах (А)
    Энергия магнитного поля, как и любая энергия, измеряется в джоулях. Генри является единицей индуктивности, тесла — магнитной индукции, ампер — силы тока.

  4. 4. Как изменится энергия магнитного поля катушки, если силу тока увеличить в 2 раза, а индуктивность оставить неизменной?

    • Не изменится
    • Увеличится в 2 раза
    • Увеличится в 4 раза
    • Увеличится в 8 раз
    Согласно формуле W = L * I² / 2, энергия пропорциональна квадрату силы тока. При увеличении тока в 2 раза энергия увеличится в 2² = 4 раза.

  5. 6. Что произойдёт с энергией магнитного поля катушки, если силу тока уменьшить в 3 раза при неизменной индуктивности?

    • Уменьшится в 3 раза
    • Увеличится в 9 раз
    • Увеличится в 3 раза
    • Уменьшится в 9 раз
    Энергия пропорциональна квадрату силы тока. При уменьшении тока в 3 раза энергия станет равна 1/9 первоначальной.

  6. 7. Катушка имеет индуктивность 2 Гн, а сила тока в ней равна 3 А. Чему равна энергия её магнитного поля?

    • 9 Дж
    • 3 Дж
    • 6 Дж
    • 18 Дж
    Используем формулу W = L * I² / 2. W = 2 * 3² / 2 = 18 / 2 = 9 Дж.

  7. 8. Индуктивность катушки равна 4 Гн, а энергия магнитного поля составляет 8 Дж. Определите силу тока в катушке.

    • 1 А
    • 2 А
    • 4 А
    • 8 А
    Из формулы W = L * I² / 2 получаем I = √(2W / L). I = √(2 * 8 / 4) = √4 = 2 А.

  8. 9. Сила тока в катушке равна 2 А, а энергия её магнитного поля составляет 6 Дж. Чему равна индуктивность катушки?

    • 6 Гн
    • 12 Гн
    • 3 Гн
    • 1,5 Гн
    Выразим индуктивность: L = 2W / I². Подставляем значения: L = 2 * 6 / 2² = 12 / 4 = 3 Гн.

  9. 10. Катушка с индуктивностью 0,5 Гн подключена к источнику, и сила тока в ней составляет 4 А. Определите энергию магнитного поля.

    • 8 Дж
    • 16 Дж
    • 2 Дж
    • 4 Дж
    По формуле W = L * I² / 2 получаем W = 0,5 * 4² / 2 = 8 / 2 = 4 Дж.

  10. 11. Как изменится энергия магнитного поля катушки, если её индуктивность увеличить в 2 раза при неизменной силе тока?

    • Увеличится в 2 раза
    • Не изменится
    • Уменьшится в 2 раза
    • Увеличится в 4 раза
    При неизменной силе тока энергия прямо пропорциональна индуктивности: W = L * I² / 2. Поэтому увеличение индуктивности в 2 раза приводит к такому же увеличению энергии.

  11. 12. В каком устройстве энергия магнитного поля катушки используется для создания искрового разряда?

    • В обычной лампе накаливания
    • В системе зажигания автомобиля
    • В электрическом нагревателе
    • В электрическом чайнике
    В системе зажигания автомобиля катушка зажигания накапливает энергию магнитного поля. При прерывании тока возникает большая ЭДС самоиндукции, обеспечивающая образование искры на свече зажигания.
Тесты по физике 11 класс