Тест по физике 11 класс: явление электромагнитной индукции

Что нужно знать

Электромагнитная индукция — это явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через его поверхность. Магнитный поток характеризует магнитное поле, пронизывающее поверхность контура, и в простейшем случае рассчитывается по формуле Ф = B · S · cos α, где B — магнитная индукция (Тл), S — площадь контура (м²), α — угол между вектором магнитной индукции и перпендикуляром к плоскости контура. Единица магнитного потока в СИ — вебер (Вб). Изменение магнитного потока может происходить при изменении магнитного поля, площади контура или его ориентации относительно магнитного поля. Согласно закону электромагнитной индукции, модуль ЭДС индукции равен скорости изменения магнитного потока: |ε| = |ΔФ / Δt|, где ε — ЭДС индукции (В), ΔФ — изменение магнитного потока (Вб), Δt — промежуток времени (с). Если контур замкнут, под действием ЭДС индукции в нём возникает индукционный ток, который можно рассчитать по закону Ома: I = ε / R, где I — сила тока (А), R — сопротивление контура (Ом). Направление индукционного тока определяется правилом Ленца: возникающий ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, вызвавшему этот ток. Например, при движении магнита внутрь катушки в ней возникает индукционный ток, который можно обнаружить с помощью гальванометра. Типичная ошибка учеников — считать, что индукционный ток возникает просто из-за наличия магнитного поля, хотя необходимым условием является изменение магнитного потока через контур.

Тест: 12 вопросов

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

1. Как называется явление возникновения индукционной ЭДС в проводящем контуре при изменении магнитного потока через него?
- Электростатическая индукция
- Электромагнитная волна
- Электромагнитная индукция
- Самоиндукция
Электромагнитная индукция — это явление возникновения ЭДС индукции при изменении магнитного потока через контур.
2. В каких единицах СИ измеряется магнитный поток?
- В теслах (Тл)
- В генри (Гн)
- В амперах (А)
- В веберах (Вб)
Единица магнитного потока в Международной системе единиц — вебер (Вб). Тесла является единицей магнитной индукции.
3. Какое условие необходимо для возникновения ЭДС индукции в неподвижном проводящем контуре?
- Изменение магнитного потока через поверхность контура
- Наличие электрического заряда на контуре
- Постоянное сопротивление контура
- Наличие постоянного магнитного поля внутри контура
ЭДС индукции возникает при изменении магнитного потока через контур. Само по себе наличие постоянного магнитного поля не является достаточным условием.
4. Как изменится магнитный поток через плоский контур, если магнитная индукция увеличится в 2 раза, а площадь и ориентация контура останутся неизменными?
- Увеличится в 4 раза
- Увеличится в 2 раза
- Уменьшится в 2 раза
- Не изменится
Магнитный поток определяется формулой Ф = B · S · cos α. При неизменных площади и ориентации потока увеличение B в 2 раза приводит к такому же увеличению магнитного потока.
5. Какое утверждение правильно передаёт смысл правила Ленца?
- Индукционный ток возникает только при уменьшении магнитного потока
- Индукционный ток всегда направлен по часовой стрелке
- Индукционный ток создаёт магнитное поле, противодействующее изменению магнитного потока, вызвавшему ток
- Индукционный ток всегда усиливает внешнее магнитное поле
По правилу Ленца магнитное поле индукционного тока препятствует изменению магнитного потока, которое вызвало появление этого тока.
6. В каком из перечисленных случаев в замкнутой катушке возникает индукционный ток?
- Катушка неподвижна в постоянном однородном магнитном поле, а её ориентация не меняется
- Катушка неподвижна вдали от источников магнитного поля
- Магнит неподвижен рядом с катушкой, а магнитное поле не меняется
- Магнит перемещают внутрь катушки
При перемещении магнита меняется магнитный поток через витки катушки, поэтому возникает индукционная ЭДС и индукционный ток.
7. Магнитный поток через контур изменился от 0,2 Вб до 0,8 Вб за 0,3 с. Чему равен модуль средней ЭДС индукции?
- 2 В
- 6 В
- 3 В
- 0,5 В
По закону электромагнитной индукции |ε| = |ΔФ / Δt| = |0,8 − 0,2| / 0,3 = 0,6 / 0,3 = 2 В.
8. Магнитный поток через контур равен 0,6 Вб. Чему равен поток, если магнитная индукция уменьшится в 3 раза при неизменных площади и ориентации контура?
- 1,8 Вб
- 0,2 Вб
- 0,3 Вб
- 0,6 Вб
При неизменных площади и ориентации магнитный поток пропорционален магнитной индукции. Следовательно, Ф = 0,6 / 3 = 0,2 Вб.
9. При изменении магнитного потока через замкнутый контур на 0,4 Вб за 0,2 с возникает ЭДС индукции. Сопротивление контура равно 2 Ом. Чему равна сила индукционного тока?
- 2 А
- 0,5 А
- 1 А
- 4 А
Сначала найдём ЭДС: |ε| = 0,4 / 0,2 = 2 В. По закону Ома I = ε / R = 2 / 2 = 1 А.
10. Плоский контур площадью 0,2 м² расположен перпендикулярно линиям однородного магнитного поля с индукцией 0,5 Тл. Чему равен магнитный поток через контур?
- 0,7 Вб
- 0,02 Вб
- 0,25 Вб
- 0,1 Вб
Ф = B · S · cos α. Плоскость контура перпендикулярна линиям поля, поэтому α = 0° и cos α = 1. Ф = 0,5 · 0,2 = 0,1 Вб.
11. За какое время должен измениться магнитный поток на 0,9 Вб, чтобы модуль средней ЭДС индукции составил 3 В?
- 0,3 с
- 0,1 с
- 0,2 с
- 2,7 с
Используем закон электромагнитной индукции: |ε| = |ΔФ| / Δt. Отсюда Δt = 0,9 / 3 = 0,3 с.
12. Почему при движении магнита относительно катушки в ней может возникнуть индукционный ток, а при неподвижном магните и неподвижной катушке в постоянном магнитном поле ток не возникает?
- Движущийся магнит приобретает электрический заряд
- При движении магнита изменяется магнитный поток через катушку, а в неподвижной системе он остаётся постоянным
- Неподвижная катушка не может проводить электрический ток
- При движении магнита сопротивление катушки обязательно уменьшается
Индукционный ток возникает вследствие изменения магнитного потока через катушку. Если магнит и катушка неподвижны относительно друг друга и поле постоянно, магнитный поток не изменяется.