1) возникновения электрических зарядов на поверхности кристаллов при их деформации
2) возникновения деформации растяжения и сжатия в кристаллах
3) прохождения электрического тока через кристаллы
4) прохождения искрового разряда при деформации кристаллов
Токи Фуко1
Рассмотрим простейший опыт, демонстрирующий возникновение индукционного тока в замкнутом витке из провода, помещённом
в изменяющееся магнитное поле. Судить о наличии в витке индукционного тока можно по нагреванию проводника. Если, сохраняя прежние внешние размеры витка, сделать его из более толстого провода, то сопротивление витка уменьшится, а индукционный ток возрастет. Мощность, выделяемая
в витке в виде тепла, увеличится.
Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают и
в массивных образцах металла, а не только в проволочных контурах. Эти токи обычно называют вихревыми токами, или токами Фуко, по имени открывшего их французского физика. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменяющегося магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец.
В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.
Если поместить внутрь катушки массивный железный сердечник и пропустить по катушке переменный ток, то сердечник нагревается очень сильно. Чтобы уменьшить нагревание, сердечник набирают из тонких пластин, изолированных друг от друга слоем лака.
Токи Фуко используются в индукционных печах для сильного нагревания и даже плавления металлов. Для этого металл помещают
в переменное магнитное поле, создаваемое током частотой 500–2000 Гц.
Тормозящее действие токов Фуко используется для создания магнитных успокоителей – демпферов. Если под качающейся
в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки. Магнитные успокоители такого рода используются в гальванометрах и других приборах.
Какой железный сердечник будет больше нагреваться в переменном магнитном поле: сердечник, набранный из тонких изолированных пластин, или сплошной сердечник?
Ответ поясните
Конец формы
Начало формы
Медная пластина, подвешенная на длинной изолирующей ручке, совершает свободные колебания. Если пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью υ в пространство между полюсами постоянного магнита (см. рисунок), то
1) колебания пластины резко затухнут
2) частота колебаний пластины возрастёт
3) амплитуда колебаний пластины увеличится
4) пластина будет совершать обычные свободные колебания
Конец формы
Начало формы
Сила вихревого тока, возникающего в массивном проводнике, помещённом в переменное магнитное поле, зависит
1) только от формы проводника
2) только от материала и формы проводника
3) только от скорости изменения магнитного поля
4) от скорости изменения магнитного поля, от материала и формы проводника
Токи Фуко2
Рассмотрим простейший опыт, демонстрирующий возникновение индукционного тока в замкнутом витке из провода, помещённом
в изменяющееся магнитное поле. Судить о наличии в витке индукционного тока можно по нагреванию проводника. Если, сохраняя прежние внешние размеры витка, сделать его из более толстого провода, то сопротивление витка уменьшится, а индукционный ток возрастет. Мощность, выделяемая
в витке в виде тепла, увеличится.
Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают и
в массивных образцах металла, а не только в проволочных контурах. Эти токи обычно называют вихревыми токами, или токами Фуко, по имени открывшего их французского физика. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменяющегося магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец.
В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.
Если поместить внутрь катушки массивный железный сердечник и пропустить по катушке переменный ток, то сердечник нагревается очень сильно. Чтобы уменьшить нагревание, сердечник набирают из тонких пластин, изолированных друг от друга слоем лака.
Токи Фуко используются в индукционных печах для сильного нагревания и даже плавления металлов. Для этого металл помещают
в переменное магнитное поле, создаваемое током частотой 500–2000 Гц.
Тормозящее действие токов Фуко используется для создания магнитных успокоителей – демпферов. Если под качающейся
в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки. Магнитные успокоители такого рода используются в гальванометрах и других приборах.
Сила вихревого тока, возникающего в массивном проводнике, помещённом в переменное магнитное поле, зависит
1) только от формы проводника
2) только от материала и формы проводника
3) только от скорости изменения магнитного поля
4) от скорости изменения магнитного поля, от материала и формы проводника
Конец формы
Начало формы
Медная пластина, подвешенная на длинной изолирующей ручке, совершает свободные колебания. Если пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью υ в пространство между полюсами постоянного магнита (см. рисунок), то
1) частота колебаний пластины возрастёт
2) амплитуда колебаний пластины увеличится
3) колебания пластины резко затухнут
4) пластина будет совершать обычные свободные колебания
Конец формы
Начало формы
В переменном магнитном поле железный сердечник, набранный из тонких изолированных пластин, по сравнению со сплошным сердечником будет нагреваться
1) меньше, так как его электрическое сопротивление будет меньше
2) меньше, так как его электрическое сопротивление будет больше
3) больше, так как его электрическое сопротивление будет меньше
4) больше, так как его электрическое сопротивление будет больше
Конец формы
Магнитная подвеска1
Средняя скорость поездов на железных дорогах не превышает
150 км/ч. Сконструировать поезд, способный состязаться по скорости с самолетом, непросто. При больших скоростях колеса поездов не выдерживают нагрузку. Выход один: отказаться от колес, заставив поезд лететь. Один из способов «подвесить» поезд над рельсами — использовать отталкивание магнитов.
В 1910 году бельгиец Э. Башле построил первую в мире модель летающего поезда и испытал ее. 50-килограммовый сигарообразный вагончик летающего поезда разгонялся до скорости свыше 500 км/ч! Магнитная дорога Башле представляла собой цепочку металлических столбиков с укрепленными на их вершинах катушками. После включения тока вагончик со встроенными магнитами приподнимался над катушками и разгонялся тем же магнитным полем, над которым был подвешен.
Практически одновременно с Башле в 1911 году профессор Томского технологического института Б.Вейнберг разработал гораздо более экономичную подвеску летающего поезда. Вейнберг предлагал не отталкивать дорогу и вагоны друг от друга, что чревато огромными затратами энергии, а притягивать их обычными электромагнитами. Электромагниты дороги были расположены над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Железный вагон располагался первоначально не точно под электромагнитом, а позади него. При этом электромагниты монтировались по всей длине дороги. При включении тока в первом электромагните вагончик поднимался и продвигался вперед, по направлению к магниту. Но за мгновение до того, как вагончик должен был прилипнуть к электромагниту, ток выключался. Поезд продолжал лететь по инерции, снижая высоту. Включался следующий электромагнит, поезд опять приподнимался и ускорялся. Поместив свой вагон в медную трубу, из которой был откачан воздух, Вейнберг разогнал вагон до скорости 800 км/ч!
Что следует сделать в модели магнитного поезда Б. Вейнберга, чтобы вагончик большей массы двигался в прежнем режиме? Ответ поясните.
Конец формы
Начало формы
При движении поезда на магнитной подвеске
1) силы трения между поездом и дорогой отсутствуют
2) силы сопротивления воздуха пренебрежимо малы
3) используются силы электростатического отталкивания
4) используются силы притяжения одноименных магнитных полюсов
Конец формы
Начало формы
Какое из магнитных взаимодействий можно использовать для магнитной подвески?
А. Притяжение разноимённых полюсов.
Б. Отталкивание одноимённых полюсов.
Правильный ответ
1) только А
2) только Б
3) ни А, ни Б
4) и А, и Б
Конец формы
Магнитная подвеска2
Средняя скорость поездов на железных дорогах не превышает 150 км/ч. Сконструировать поезд, способный состязаться по скорости с самолетом, непросто. При больших скоростях колеса поездов не выдерживают нагрузку. Выход один: отказаться от колес, заставив поезд лететь. Один из способов «подвесить» поезд над рельсами — использовать отталкивание магнитов.
В 1910 году бельгиец Э. Башле построил первую в мире модель летающего поезда и испытал ее. 50-килограммовый сигарообразный вагончик летающего поезда разгонялся до скорости свыше 500 км/ч! Магнитная дорога Башле представляла собой цепочку металлических столбиков с укрепленными на их вершинах катушками. После включения тока вагончик со встроенными магнитами приподнимался над катушками и разгонялся тем же магнитным полем, над которым был подвешен.
Практически одновременно с Башле в 1911 году профессор Томского технологического института Б.Вейнберг разработал гораздо более экономичную подвеску летающего поезда. Вейнберг предлагал не отталкивать дорогу и вагоны друг от друга, что чревато огромными затратами энергии, а притягивать их обычными электромагнитами. Электромагниты дороги были расположены над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Железный вагон располагался первоначально не точно под электромагнитом, а позади него. При этом электромагниты монтировались по всей длине дороги. При включении тока в первом электромагните вагончик поднимался и продвигался вперед, по направлению к магниту. Но за мгновение до того, как вагончик должен был прилипнуть к электромагниту, ток выключался. Поезд продолжал лететь по инерции, снижая высоту. Включался следующий электромагнит, поезд опять приподнимался и ускорялся. Поместив свой вагон в медную трубу, из которой был откачан воздух, Вейнберг разогнал вагон до скорости 800 км/ч!
В модели магнитного поезда Б. Вейнберга понадобилось использовать вагончик с большей массой. Для того чтобы новый вагончик двигался в прежнем режиме, необходимо
1) заменить медную трубу на железную
2) не выключать ток в электромагнитах до момента "прилипания" вагончика
3) увеличить силу тока в электромагнитах
4) монтировать электромагниты по длине дороги через бóльшие промежутки
Конец формы
Начало формы
При движении поезда на магнитной подвеске
1) силы трения между поездом и дорогой отсутствуют
2) силы сопротивления воздуха пренебрежимо малы
3) используются силы электростатического отталкивания
4) используются силы притяжения одноименных магнитных полюсов
Конец формы
Начало формы
Какое из магнитных взаимодействий можно использовать для магнитной подвески?
А. Притяжение разноименных полюсов.
Б. Отталкивание одноименных полюсов.
1) только А
2) только Б
3) ни А, ни Б
4) и А, и Б
Магнитная подушка
К.Э. Циолковский считал, что при очень высоких скоростях движения транспорта «никакие колеса не могут быть пригодны». Один из эффективных заменителей колес – магнитная подушка. Суть ее можно понять из простейшего опыта: надо приложить друг к другу одноименными полюсами два магнита. Они будут взаимно отталкиваться. Явление, которое положено в основу создания магнитной подушки, называется левитацией.
Если ряд мощных магнитов поместить, например, под полотном железной дороги и в вагонах поезда, можно добиться того, что поезд как бы повиснет над дорогой. Такой проект поезда на магнитной подушке был предложен в России еще в 1911. Сегодня же экспериментальные образцы такого поезда построены и прошли успешные испытания.
Сравним устройство и принцип действия двигателя на магнитной подушке с обычным электродвигателем.
У обычного электродвигателя статор представляет собой стальное кольцо с обмоткой. В двигателе на магнитной подушке кольцо как бы разрезано и распрямлено (поэтому его называют линейным двигателем). При этом статорные обмотки уложены на плоскости вдоль всего пути, по которому движется транспорт. Ротором такого двигателя служит алюминиевый брус, уложенный посередине между обмотками тоже вдоль всего пути (см. рис.).
Принцип работы линейного двигателя, по существу, тот же, что и у обычного электрического двигателя переменного тока: электрический ток через контактные провода поступает в статор, а в роторе-полосе возникают электромагнитные силы. Они направлены вдоль полотна и приводят вагон, установленный на таком линейном двигателе, в движение. Таким образом электрическая энергия непосредственно преобразуется в энергию поступательного движения вагона.
Исключить трение помогают установленные с обеих сторон пути 2 рельса – 2 стальные полосы, которые в сечении похожи на букву П. На вагоне как раз под стальными полосами расположены мощные электромагниты. Они-то и удерживают вагон на весу.
Основными элементами электродвигателя переменного тока являются: статор, ротор, обмотка проводов. Какие из этих элементов используются в линейном двигателе?
1) только ротор
2) только статор и ротор
3) только ротор и обмотка
4) статор, ротор и обмотка
Конец формы
Начало формы
Какое(-ие) преобразование(-я) энергии происходят в двигателе на магнитной подушке?
А. энергия электрического тока – в механическую
Б. энергия магнитного поля – в механическую
В. энергия электрического тока – в электромагнитную
Выберите верное(-ые) утверждение(-я).
1) только А 2) только Б 3) только В 4) А и В
Конец формы
Начало формы
Стальные полосы, установленные с обеих сторон пути, позволяют
А. исключить трение между вагоном и железнодорожным полотном
Б. увеличить скорость поезда
В. приподнять поезд над железнодорожным полотном
Выберите верное(-ые) утверждение(-я).
1) только А 2) только В 3) А и В 4) А, Б и В