Для решения всех задач используется формула энергии магнитного поля катушки (контура): W = (L * I²) / 2, где:
- W — энергия магнитного поля (Дж);
- L — индуктивность катушки (Гн);
- I — сила тока в контуре (А).
1. Сила тока в контуре возросла в два раза. Укажите все правильные утверждения. Правильный ответ: б. Энергия магнитного поля контура возросла в 4 раза. Объяснение: Согласно формуле, энергия прямо пропорциональна квадрату силы тока (I²). Если ток увеличивается в 2 раза, то энергия увеличивается в 2² = 4 раза. Почему другие варианты неверны: вариант а неверен, так как зависимость квадратичная, а не линейная. Вариант в содержит незавершенную фразу. 2. Индуктивность катушки уменьшилась в 2 раза. Укажите все правильные утверждения. Правильный ответ: б. Энергия магнитного поля катушки уменьшилась в 2 раза. Объяснение: Энергия прямо пропорциональна индуктивности (L) в первой степени. При уменьшении индуктивности в 2 раза (при неизменном токе) энергия уменьшается также в 2 раза. Почему другие варианты неверны: варианты а и в предполагают рост энергии, что невозможно при уменьшении индуктивности и сохранении силы тока. 3. Энергия магнитного поля контура возросла в 4 раза. Укажите все правильные утверждения. Правильный ответ: в. Сила тока возросла в 2 раза. Объяснение: Так как W ~ I², то для увеличения энергии в 4 раза сила тока должна увеличиться в √4 раза, то есть в 2 раза. Почему другие варианты неверны: вариант а привел бы к росту энергии в 16 раз (4²). Вариант б привел бы к уменьшению энергии. 4. Как нужно изменить индуктивность контура, для того чтобы при неизменном значении сила тока в нем энергия магнитного поля уменьшилась в 4 раза? Правильный ответ: а. Уменьшить в 4 раза. Объяснение: Поскольку W ~ L, для уменьшения энергии в 4 раза при постоянном токе необходимо уменьшить индуктивность ровно в 4 раза. Почему другие варианты неверны: вариант б приведет к росту энергии. Вариант в уменьшит энергию только в 2 раза. 5. Через катушку индуктивностью 3 Гн протекает постоянный электрический ток 4 А. Укажите правильные утверждения. Правильный ответ: в. Энергия магнитного поля катушки равна 24 Дж. Объяснение: Подставляем значения в формулу: W = (3 * 4²) / 2 = (3 * 16) / 2 = 48 / 2 = 24 Дж. Почему другие варианты неверны: вариант а (48 Дж) получается, если забыть разделить на 2. Вариант б (12 Дж) является результатом ошибки в расчетах. 6. Катушка индуктивностью 4 Гн обладает энергией магнитного поля 8 Дж. Укажите все правильные утверждения. Правильный ответ: б. Через катушку протекает ток силой 2 А. Объяснение: Из формулы энергии выражаем силу тока: I² = (2 * W) / L. Подставляем значения: I² = (2 * 8) / 4 = 16 / 4 = 4. Следовательно, I = √4 = 2 А. Почему другие варианты неверны: варианты а (4 А) и в (16 А) не соответствуют результату вычислений по формуле. Вы можете продолжить изучение темы, разобрав задачи на энергию электрического поля конденсатора для сравнения формул.