Ленинск-Кузнецкий горнотехнический техникум Билеты КИМ.doc ПД.01 Физика Специальность 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям) Экзаменационный билет №13 Инструкция Внимательно прочитайте задание. Время выполнения задания – 30 минут 1. Работа и мощность постоянного тока. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца. 2. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Рентгеновские лучи. Шкала электромагнитных излучений. 3. Задача: На рисунке представлены различные случаи электромагнитной индукции. Сформулировать и решить задачу для каждого случая. Разработал преподаватель Устьянцева О.Г. Сидельникова Е.А. Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ленинск-Кузнецкий горнотехнический техникум Одобрено цикловой комиссией общеобразовательных и естественнонаучных дисциплин Протокол № ____ от «__» ____ 2024 г. Председатель __________ Л.Ю. Ильиных УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по учебной работе Т.А. Фолина «__» ____ 2024 г. ПД.01 Физика Специальность 13.02.11 Техническая

Задание 1: Работа и мощность постоянного тока. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца.

Работа постоянного тока определяется как энергия, которую ток совершает в цепи. Формула работы:

\[ A = U \cdot I \cdot t \]

где \( A \) – работа (Джоуль), \( U \) – напряжение (Вольт), \( I \) – сила тока (Ампер), \( t \) – время (секунды).

Мощность постоянного тока – это работа, совершаемая током в единицу времени. Формула мощности:

\[ P = U \cdot I \]

или, используя закон Ома \( U = I \cdot R \), мощность также равна:

\[ P = I^2 \cdot R = \cdot \frac{U^2}{R} \]

где \( P \) – мощность (Ватт), \( R \) – сопротивление (Ом).

Тепловое действие тока (Закон Джоуля-Ленца) описывает количество теплоты, выделяемое проводником при прохождении через него электрического тока. Формула:

\[ Q = I^2 \cdot R \cdot t \]

где \( Q \) – количество теплоты (Джоуль).

Задание 2: Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Рентгеновские лучи. Шкала электромагнитных излучений.

Электромагнитный спектр – это непрерывный диапазон электромагнитных волн, различающихся по длине волны и частоте.

Инфракрасное (ИК) излучение:

• Располагается в спектре после видимого красного света.
• Длина волны: примерно от 760 нм до 1 мм.
• Характеризуется тепловым действием.
• Применение: дистанционное управление, тепловизоры, сушка, обогрев.

Ультрафиолетовое (УФ) излучение:

• Располагается в спектре после видимого фиолетового света.
• Длина волны: примерно от 10 нм до 400 нм.
• Обладает высокой энергией, вызывает фотоэффект, может вызывать загар и повреждения кожи, бактерицидное действие.
• Применение: стерилизация, загара, проверки подлинности документов.

Рентгеновские лучи:

• Электромагнитное излучение с длиной волны от 0.01 нм до 10 нм.
• Обладают высокой проникающей способностью, вызывают ионизацию.
• Применение: медицинская диагностика (рентгенография), промышленная дефектоскопия, исследования структуры материалов.

Шкала электромагнитных излучений (в порядке увеличения частоты/энергии и уменьшения длины волны):

1. Радиоволны
2. Микроволны
3. Инфракрасное излучение
4. Видимый свет
5. Ультрафиолетовое излучение
6. Рентгеновские лучи
7. Гамма-лучи

Задание 3: Задача на электромагнитную индукцию

Задача: На рисунке представлены различные случаи электромагнитной индукции. Сформулировать и решить задачу для каждого случая.

Примечание: Для решения задачи необходимо видеть рисунок, который отсутствует в предоставленном тексте. Ниже приведены примеры типовых задач на электромагнитную индукцию, которые могут быть представлены на рисунке.

Случай 1: Изменение магнитного потока через замкнутый контур.

Пример формулировки задачи: Плоский замкнутый контур площадью \( S = 0.01 \) м² находится в однородном магнитном поле с индукцией \( B = 0.5 \) Тл. Магнитное поле перпендикулярно плоскости контура. Найти ЭДС индукции, возникающую в контуре, если за время \( \Delta t = 0.1 \) с индукция поля равномерно уменьшилась до нуля.

Решение:

1. Найдём изменение магнитного потока: \( \Delta \Phi = \Delta (B \cdot S) = S \cdot \Delta B \). Изменение индукции \( \Delta B = B_{конечное} - B_{начальное} = 0 - 0.5 \) Тл = \(-0.5\) Тл.

2. \( \Delta \Phi = 0.01 \) м² \( \u0007 (-0.5) \) Тл = \(-0.005\) Вб.

3. ЭДС индукции: \( \mathscr{E}_{ind} = -\frac{\Delta \Phi}{\Delta t} = -\frac{-0.005 \text{ Вб}}{0.1 \text{ с}} = 0.05 \) В.

Случай 2: Движение проводника в магнитном поле.

Пример формулировки задачи: Проводник длиной \( l = 0.2 \) м движется перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля с индукцией \( B = 0.4 \) Тл со скоростью \( v = 5 \) м/с. Найти ЭДС индукции, возникающую в проводнике.

Решение:

ЭДС индукции при движении проводника рассчитывается по формуле:

\[ \mathscr{E}_{ind} = B \cdot l \cdot v \]

\[ \mathscr{E}_{ind} = 0.4 \text{ Тл} \cdot 0.2 \text{ м} \cdot 5 \text{ м/с} = 0.4 \text{ В} \]

Случай 3: Взаимная индукция (изменение тока в одном контуре вызывает ЭДС индукции в другом).

Пример формулировки задачи: Два контура расположены близко друг к другу. Ток \( I_1 \) в первом контуре изменяется по закону \( I_1 = 2t \) А. Коэффициент взаимной индукции \( M = 0.01 \) Гн. Найти ЭДС индукции во втором контуре в момент времени \( t = 3 \) с.

Решение:

1. Изменение силы тока в первом контуре: \( I_1 = 2t \) А. Скорость изменения тока \( \frac{\Delta I_1}{\Delta t} = 2 \) А/с.

2. ЭДС индукции во втором контуре: \( \mathscr{E}_{2} = -M \cdot \frac{\Delta I_1}{\Delta t} \) (знак минус указывает направление ЭДС по правилу Ленца).

\[ \mathscr{E}_{2} = -0.01 \text{ Гн} \cdot 2 \text{ А/с} = -0.02 \text{ В} \]

Ответ: Для точного решения необходимо видеть рисунок. Приведены примеры расчетов для типичных случаев электромагнитной индукции.