Zadania trudniejsze
Wewnętrzny przewód w kablu koncentrycznym ma promień , a zewnętrzny – . Prąd o natężeniu płynie w wewnętrznym przewodzie w przeciwnym kierunku niż w zewnętrznym. Indukcyjność własna kabla zależeć będzie od tego, jak rozkłada się natężenie prądu w wewnętrznym przewodzie. Rozważ i porównaj ze sobą dwa skrajne przypadki:
- Niech prąd płynie tylko po powierzchni przewodu;
- Niech prąd płynie równomiernie przez cały przekrój poprzeczny przewodu.
Załóż, że wewnętrzny przewód ma kształt litego cylindra, a zewnętrzny – cylindrycznej cienkiej powłoki.
W obwodzie oscylacyjnym z tłumieniem energia jest rozpraszana na oporniku. Dobrocią () nazywamy bezwymiarową stałą określającą odporność oscylatora na stratę energii wskutek tłumienia.
- Wykaż, że w obwodzie ze słabym tłumieniem energia zanika według równania ;
- Dobroć zdefiniowana jest jako stosunek początkowej energii do straty energii w kolejnym cyklu. Wykaż, że dobroć oscylatora ze słabym tłumieniem można wyrazić .
Znajdź natężenie prądu płynącego przez , i baterię w funkcji czasu po zamknięciu poniższego obwodu w chwili .
Kwadratowa ramka o boku umieszczona jest w odległości od długiego przewodu, w którym płynie prąd, którego natężenie zmienia się jednostajnie z szybkością .
- Korzystając z prawa Ampère’a, znajdź wzór na indukcję pola magnetycznego wytworzonego przez przewód;
- Wyznacz strumień pola magnetycznego przez ramkę;
- Ile wynosi natężenie wyindukowanego w ramce prądu, jeśli jej opór równy jest ?
Prostokątna ramka z miedzi ma masę i opór . Umieszczono ją w jednorodnym polu magnetycznym, którego linie przechodzą prostopadle przez ramkę i są równoległe do powierzchni Ziemi, tak że dolna krawędź ramki pokrywa się z dolną krawędzią obszaru, w którym pole magnetyczne jest niezerowe. W pewnym momencie ramka jest puszczona swobodnie i zaczyna spadać w kierunku Ziemi, tak jak przedstawiono to na rysunku poniżej.
- Znajdź szybkość poruszania się ramki w momencie, gdy jej cała powierzchnia znajdzie się poza obszarem, w którym działa pole magnetyczne;
- Po jakim czasie od chwili czasu , gdy została puszczona, opuści ona obszar działania pola magnetycznego?
Załóż, że , , i oraz że indukcja pola magnetycznego pochodzącego od wyindukowanego prądu jest pomijalnie mała w porównaniu z .