«Контрольная работа №3 и 4»

Контрольная работа № 3

1. В замкнутой электрической цепи, состоящей из двух разнородных металлов, возникает термо-ЭДС, если спаи имеют разную температуру (явление Зеебека). Если же по этой цепи пропустить электрический ток, то один из спаев будет нагреваться, а другой охлаждаться (явление Пельтье). Термоэлектрические свойства такой цепи зависят от природы контактирующих металлов. Для примера сравним две системы, состоящие из двух пар разнородных металлов: I. Медь-серебро (Cu=8,93х103 кг/м3, Мcu=64х10-3 кг/моль, Ag=10,5х103 кг/м3, Мag=108х10-3 кг/моль); II. Висмут-железо (Bi=9,80х103 кг/м3, Мbi=209х10-3 кг/моль, Fe=7,88х103 кг/м3, Mfe=56х10-3 кг/моль). Определить, полагая, что на каждый атом металла приходится один свободный электрон: теплоту Пельтье, выделившуюся на одном из спаев (указать в каком) системы медь-серебро (рис. 8б) при пропускании на ней тока I=5,0 А в течение времени =5,0 мин при t=20,00 С;

2. Широко применяются в электронной технике полупроводники на основе элементов четвертой группы таблицы Менделеева германия и кремния. Пользуясь зонной теорией электропроводности, определить: во сколько раз изменилась плотность тока в германии с донорной примесью, если при повышении температуры от 00С до 1750С скорость дрейфа электронов возросла от 0,5 до 0,75 м/с, а их концентрация увеличилась от 1,3х1014 м-3 до 2,1х1018 м-3. Собственной проводимостью пренебречь;

3. В магнитном поле бесконечного прямого проводника с током I1=2,0 А находится жесткая квадратная рамка со стороной а=0,20 м, обтекаемая током I2=4,0 А, две стороны которой параллельны первому проводнику. Ближайшая к проводнику сторона рамки находится от него на расстоянии а. Приняв 0=4х10-7 Гн/м, определить: индукцию суммарного магнитного поля в центре пересечения диагоналей рамки;

4. В центре “бесконечного” соленоида с плотной навивкой радиусом R=5 см, имеющего n=4000 витков на метр, помещена квадратная рамка с N=100 витков, сторона которой равна а=2,0 см. Рамка с током I2=0,50 А может поворачиваться вокруг оси ОО, перпендикулярной оси соленоида, по которому течет ток I1=5,0 А. Определить: силу, действующую на одну из сторон рамки, перпендикулярную силовым линиям поля соленоида;

5. Тороид без сердечника квадратного сечения имеет обмотку, состоящую из N=1000 витков, по которой течет ток I=10,0 А. Учитывая, что наружный диаметр тороида D=40,0 см, а внутренний d=20,0 см, определить, сделав вывод соответствующих формул с помощью закона полного тока: максимальную плотность энергии магнитного поля тороида;

6. В однородном магнитном поле индукцией В=1,0х10-3 Тл с частотой =314 рад/с вращаются две замкнутые изолированные рамки, жестко связанные между собой. Рамки размерами: 1-я - (2,0х3,0) см2, 2-я - (1,5х3,0) см2, содержат по N=100 витков тонкой проволоки сопротивлениями R1=6,0 Ом и R2=4,5 Ом соответственно. Они могут вращаться вокруг общей оси ОО, перпендикулярной линиям индукции. Плоскости рамок взаимно перпендикулярны. Полагая, что в начальный момент плоскость первой рамки параллельна линиям индукции внешнего поля, определить как функцию времени: механический вращающий момент, действующий на 1-ю рамку со стороны внешнего магнитного поля;

7. Соленоид, выполненный в виде картонного каркаса длиной в=0,50 м и диаметром D=2,50 см с однослойной обмоткой из медной проволоки (=1,7х10-8 Омм) диаметром d=0,20 мм с плотно прилегающими друг к другу витками включен в электрическую цепь. ЭДС источника =4,24 В с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением. Считая незначительным сопротивление подводящих проводов, определить: максимальное значение объемной плотности энергии магнитного поля соленоида;

8. В однородное магнитное поле индукцией В=1,0х10-3 Тл влетают под углом =300 протон (р) и электрон (е) с одинаковыми скоростями, равными v=4,0 км/с. Учитывая, что элементарный заряд е=1,60х10-19 Кл, и массы протона и электрона соответственно равны: mp=1,67х10-27 кг, me=9,11х10-31 кг, определить: кинетическую энер