Тест по физике 11 класс: самоиндукция и индуктивность

Что нужно знать

Самоиндукция — это явление возникновения индукционного тока или ЭДС индукции в электрической цепи при изменении силы тока в этой же цепи. Изменение силы тока приводит к изменению магнитного поля катушки и магнитного потока через неё. Согласно правилу Ленца, ЭДС самоиндукции направлена так, чтобы препятствовать изменению силы тока, вызвавшему её появление. Индуктивность — физическая величина, характеризующая способность проводника или катушки создавать ЭДС самоиндукции при изменении силы тока; обозначается буквой L и измеряется в генри (Гн). ЭДС самоиндукции определяется формулой ε = −L · ΔI / Δt, где ε — ЭДС самоиндукции (В), L — индуктивность (Гн), ΔI — изменение силы тока (А), Δt — промежуток времени (с). Индуктивность катушки зависит от её формы, размеров, числа витков и материала сердечника. Энергия магнитного поля катушки с током определяется формулой W = L · I² / 2, где W — энергия (Дж), L — индуктивность (Гн), I — сила тока (А). Например, при выключении электромагнита возникает ЭДС самоиндукции, которая может вызвать искру на контактах выключателя. Типичная ошибка учеников — считать, что ЭДС самоиндукции всегда направлена против самого тока, хотя на самом деле она препятствует изменению силы тока.

Тест: 12 вопросов

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

  1. 1. Что называют явлением самоиндукции?

    • Появление магнитного поля вокруг неподвижного заряженного тела
    • Изменение сопротивления проводника при изменении напряжения
    • Возникновение электрического тока при нагревании проводника
    • Возникновение ЭДС индукции в цепи при изменении силы тока в этой же цепи
    При изменении силы тока изменяется магнитное поле цепи и магнитный поток через неё, вследствие чего возникает ЭДС самоиндукции.

  2. 2. Как называется физическая величина, характеризующая способность катушки создавать ЭДС самоиндукции?

    • Индуктивность
    • Электрическая ёмкость
    • Электрическое сопротивление
    • Напряжённость электрического поля
    Индуктивность характеризует способность катушки создавать ЭДС самоиндукции при изменении силы тока.

  3. 3. В каких единицах СИ измеряется индуктивность?

    • В теслах (Тл)
    • В генри (Гн)
    • В кулонах (Кл)
    • В веберах (Вб)
    Единица индуктивности в системе СИ — генри. Катушка имеет индуктивность 1 Гн, если изменение тока на 1 А за 1 с вызывает ЭДС самоиндукции 1 В по модулю.

  4. 4. Как направлена ЭДС самоиндукции при увеличении силы тока в цепи?

    • Она всегда направлена против магнитного поля Земли
    • Она способствует дальнейшему увеличению силы тока
    • Она препятствует увеличению силы тока
    • Она не зависит от направления изменения силы тока
    По правилу Ленца ЭДС самоиндукции препятствует причине, вызвавшей её появление. При увеличении тока она стремится ослабить это увеличение.

  5. 5. Что происходит с ЭДС самоиндукции в катушке, если сила тока перестаёт изменяться?

    • ЭДС самоиндукции меняет направление каждую секунду
    • ЭДС самоиндукции постоянно увеличивается
    • ЭДС самоиндукции становится максимальной
    • ЭДС самоиндукции становится равной нулю
    При постоянной силе тока магнитный поток не изменяется. Поэтому ЭДС самоиндукции не возникает.

  6. 6. Почему при размыкании цепи с катушкой индуктивности иногда возникает искра на контактах выключателя?

    • Из-за возникновения ЭДС самоиндукции при быстром уменьшении силы тока
    • Из-за превращения магнитного поля в постоянный электрический ток
    • Из-за резкого увеличения электрического сопротивления воздуха
    • Из-за уменьшения массы проводника
    При размыкании цепи сила тока быстро уменьшается. Возникающая ЭДС самоиндукции препятствует этому изменению и может создать напряжение, достаточное для появления искры.

  7. 7. Индуктивность катушки равна 2 Гн. Сила тока в ней увеличилась на 3 А за 1 с. Чему равен модуль ЭДС самоиндукции?

    • 3 В
    • 6 В
    • 1,5 В
    • 9 В
    Используем формулу |ε| = L · |ΔI| / Δt. Подставляем: |ε| = 2 · 3 / 1 = 6 В.

  8. 8. Индуктивность катушки составляет 4 Гн. Сила тока уменьшилась с 5 А до 1 А за 2 с. Определите модуль ЭДС самоиндукции.

    • 2 В
    • 4 В
    • 8 В
    • 16 В
    Используем формулу |ε| = L · |ΔI| / Δt. Изменение тока: |ΔI| = 5 − 1 = 4 А. Тогда |ε| = 4 · 4 / 2 = 8 В.

  9. 9. При изменении силы тока на 2 А за 0,5 с в катушке возникает ЭДС самоиндукции 8 В. Чему равна индуктивность катушки?

    • 1 Гн
    • 0,5 Гн
    • 4 Гн
    • 2 Гн
    Из формулы |ε| = L · |ΔI| / Δt получаем L = |ε| · Δt / |ΔI|. Подставляем: L = 8 · 0,5 / 2 = 2 Гн.

  10. 10. Индуктивность катушки равна 2 Гн, а сила тока составляет 3 А. Какова энергия магнитного поля катушки?

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

  11. 11. Как изменится модуль ЭДС самоиндукции, если при неизменной индуктивности скорость изменения силы тока увеличится в 3 раза?

    • Увеличится в 9 раз
    • Увеличится в 3 раза
    • Не изменится
    • Уменьшится в 3 раза
    Согласно формуле |ε| = L · |ΔI| / Δt, модуль ЭДС прямо пропорционален скорости изменения силы тока. Поэтому при её увеличении в 3 раза ЭДС также увеличится в 3 раза.

  12. 12. В двух катушках при одинаковой скорости изменения силы тока возникает ЭДС самоиндукции. Индуктивность первой катушки в 2 раза больше индуктивности второй. Как соотносятся модули ЭДС самоиндукции?

    • Во второй катушке ЭДС в 2 раза больше
    • ЭДС в обеих катушках одинаковы
    • В первой катушке ЭДС в 2 раза больше
    • В первой катушке ЭДС в 4 раза больше
    По формуле |ε| = L · |ΔI| / Δt модуль ЭДС прямо пропорционален индуктивности при одинаковой скорости изменения тока. Поэтому в первой катушке ЭДС в 2 раза больше.
Тесты по физике 11 класс