Магнитно поле

Индукционни линии

1. Какви са индукционните линии на магнитното поле?

   • Започват от северния и свършват в южния полюс
   • Затворени линии
   • Прави линии, излизащи от проводника
   • Започват от положителни заряди

   Отговор: Затворени линии

   Магнитното поле е вихрово: линиите му нямат начало и край.

2. От кой полюс излизат индукционните линии извън постоянния магнит?

   • От южния
   • От северния
   • От средата на магнита
   • Не излизат от магнита

   Отговор: От северния

   Извън магнита линиите излизат от северния полюс и влизат в южния, а вътре в магнита се затварят.

3. Какво става с магнитна стрелка до проводник, когато в него потече ток?

   • Отклонява се
   • Не помръдва
   • Нагрява се силно
   • Губи магнитните си свойства

   Отговор: Отклонява се

   Токът създава магнитно поле около проводника и то завърта стрелката (опитът на Ерстед).

4. Как изглеждат индукционните линии около дълъг прав проводник с ток?

   • Радиални прави, излизащи от проводника
   • Прави, успоредни на проводника
   • Спирали, навити около проводника
   • Концентрични окръжности в равнини, перпендикулярни на проводника

   Отговор: Концентрични окръжности

   Окръжностите са с център върху проводника; посоката им се определя с правилото на дясната ръка.

5. С кое правило се определя посоката на индукционните линии около прав проводник с ток?

   • Правилото на лявата ръка
   • Правилото на Ленц
   • Законът на Кулон
   • Правилото на десния винт (дясната ръка)

   Отговор: Правилото на десния винт (дясната ръка)

   Ако палецът на дясната ръка сочи посоката на тока, свитите пръсти показват посоката на линиите.

6. Какво се получава, ако постоянен прав магнит се разреже на две части?

   • Отделен северен и отделен южен полюс
   • Два магнита, всеки със северен и южен полюс
   • Две парчета без магнитни свойства
   • Един магнит и едно немагнитно парче

   Отговор: Два магнита, всеки със северен и южен полюс

   Всяка част има два полюса, защото магнитни полюси поотделно не съществуват.

7. През коя година Ханс Кристиан Ерстед открива магнитното действие на електричния ток?

   • 1831
   • 1785
   • 1820
   • 1864

   Отговор: 1820 г.

   Ерстед забелязва, че магнитна стрелка се отклонява до проводник с ток.

8. Как изглеждат индукционните линии вътре в дълъг соленоид с ток?

   • Концентрични окръжности
   • Успоредни прави (полето е еднородно)
   • Радиални прави от оста
   • Спирали

   Отговор: Успоредни прави (полето е еднородно)

   Вътре в дълъг соленоид линиите са успоредни и еднакво гъсти, т.е. полето е почти еднородно.

9. На какво прилича магнитното поле извън дълга бобина (соленоид) с ток?

   • На полето на прав проводник
   • На полето на точков заряд
   • На полето на прав постоянен магнит
   • Извън бобината няма поле

   Отговор: На полето на прав постоянен магнит

   Соленоидът с ток има северен и южен край, а линиите извън него са като около прав магнит.

10. Кръгов виток лежи хоризонтално и токът в него тече обратно на часовниковата стрелка, гледано отгоре. Накъде е насочено полето в центъра му?

    • Нагоре, към наблюдателя
    • Надолу
    • По посока на тока
    • Полето в центъра е нула

    Отговор: Нагоре

    По правилото на дясната ръка: свитите пръсти по тока, палецът показва посоката на B.

11. Какво показва гъстотата на индукционните линии?

    • Големината на магнитната индукция
    • Посоката на тока
    • Температурата на проводника
    • Скоростта на зарядите

    Отговор: Големината на магнитната индукция

    Където линиите са по-гъсти, магнитната индукция е по-голяма.

12. Как се изменя посоката на индукционните линии около прав проводник, ако посоката на тока се обърне?

    • Не се изменя
    • Завърта се на 90°
    • Линиите изчезват
    • Обръща се на обратната

    Отговор: Обръща се на обратната

    Посоката на линиите се определя от посоката на тока по правилото на десния винт.

13. Как се ориентира малка магнитна стрелка в средата на дълъг соленоид с ток?

    • По оста, със северния полюс към северния край на соленоида
    • Перпендикулярно на оста
    • По оста, със северния полюс към южния край на соленоида
    • Произволно, защото вътре полето е нула

    Отговор: По оста, северният ѝ полюс сочи към северния край

    Северният полюс на стрелката сочи по посока на B, а вътре в соленоида B е насочено от южния към северния му край.

14. Какво следва от това, че индукционните линии са винаги затворени?

    • Полето е безвихрово
    • Полето не действа на движещи се заряди
    • Не съществуват отделни магнитни заряди (монополи)
    • Полето винаги е еднородно

    Отговор: Не съществуват отделни магнитни заряди (монополи)

    Линиите нямат начало и край, защото няма „магнитни заряди“; затова не можем да отделим северен от южен полюс.

15. Два дълги успоредни проводника имат еднакви токове в противоположни посоки. Каква е индукцията точно по средата между тях?

    • Два пъти по-голяма от тази на единия проводник
    • Нула
    • Равна на тази на единия проводник
    • Половината от тази на единия проводник

    Отговор: Два пъти по-голяма от тази на единия проводник

    При противоположни токове полетата на двата проводника в средата сочат в една посока и се събират.

Магнитна индукция

1. Коя векторна величина описва силовото действие на магнитното поле?

   • Интензитетът E
   • Напрежението U
   • Капацитетът C
   • Магнитната индукция B

   Отговор: Магнитната индукция B

   B характеризира силата, с която полето действа на токове и движещи се заряди.

2. Коя е единицата за магнитна индукция в SI?

   • Вебер
   • Тесла
   • Хенри
   • Волт

   Отговор: Тесла

   Магнитната индукция се измерва в тесли (T), на името на Никола Тесла.

3. С какво най-лесно се определя посоката на магнитното поле в дадена точка?

   • С термометър
   • С малка магнитна стрелка
   • С волтметър
   • С динамометър

   Отговор: С малка магнитна стрелка

   Северният полюс на стрелката сочи посоката на вектора на магнитната индукция.

4. Как се изразява модулът на магнитната индукция чрез силата върху перпендикулярен проводник с ток?

   • B = FIl
   • B = F/(Il)
   • B = I/(Fl)
   • B = Fl/I

   Отговор: B = F/(Il)

   Индукцията е максималната сила на единица ток и единица дължина.

5. Как се изразява 1 T чрез други единици от SI?

   • 1 N/(A·m)
   • 1 N·A·m
   • 1 A/(N·m)
   • 1 J/s

   Отговор: 1 N/(A·m)

   От B = F/(Il) следва 1 T = 1 N/(1 A · 1 m).

6. Как се изменя индукцията на полето на дълъг прав проводник с ток, когато се отдалечаваме от него?

   • Расте
   • Не се изменя
   • Намалява
   • Става нула на 1 m

   Отговор: Намалява

   Индукцията е обратно пропорционална на разстоянието до проводника.

7. Колко е приблизително магнитната индукция на полето на Земята на повърхността ѝ?

   • около 5 T
   • около 0,5 T
   • около 5·10⁻¹² T
   • около 5·10⁻⁵ T

   Отговор: около 5·10⁻⁵ T (десетки микротесла)

   Полето на Земята е между около 25 и 65 μT.

8. Кога магнитното поле не действа със сила на проводник с ток?

   • Когато проводникът е перпендикулярен на линиите
   • Когато токът е максимален
   • Когато проводникът е успореден на линиите
   • Никога

   Отговор: Когато проводникът е успореден на линиите

   F = BIl sin α и при α = 0° силата е нула.

9. Как зависи индукцията вътре в дълъг соленоид от броя на навивките на единица дължина (при същия ток)?

   • Обратно пропорционално
   • Не зависи
   • Квадратично
   • Право пропорционално

   Отговор: Право пропорционално

   B = μ₀nI, затова при два пъти повече навивки на метър индукцията се удвоява.

10. Върху проводник с дължина 0,5 m и ток 4 A, перпендикулярен на полето, действа сила 0,1 N. Колко е индукцията?

    • 0,2 T
    • 20 T
    • 0,05 T
    • 0,8 T

    Отговор: 0,05 T

    B = F/(Il) = 0,1/(4·0,5) = 0,05 T.

11. Как се изменя силата на Ампер, ако токът се увеличи 3 пъти, а дължината на проводника в полето се намали 2 пъти?

    • Нараства 6 пъти
    • Намалява 1,5 пъти
    • Не се изменя
    • Нараства 1,5 пъти

    Отговор: Нараства 1,5 пъти

    F = BIl, затова силата се изменя 3/2 = 1,5 пъти, т.е. нараства 1,5 пъти.

12. В точка се наслагват две магнитни полета 3 mT и 4 mT, перпендикулярни едно на друго. Колко е резултантната индукция?

    • 5 mT
    • 7 mT
    • 1 mT
    • 12 mT

    Отговор: 5 mT

    Индукцията е вектор: B = √(3² + 4²) = 5 mT.

13. Ъгълът между проводник с ток и линиите на полето намалява от 90° на 30°. Как се изменя магнитната сила?

    • Увеличава се 2 пъти
    • Намалява 2 пъти
    • Не се изменя
    • Става нула

    Отговор: Намалява 2 пъти

    F = BIl·sin α, а sin 30° = 0,5.

14. От какъв порядък е магнитната индукция в медицинските скенери за ядрено-магнитен резонанс (ЯМР)?

    • около 5·10⁻⁵ T
    • от 1,5 до 3 T
    • около 100 T
    • около 10⁻⁹ T

    Отговор: от 1,5 до 3 T

    Болничните ЯМР скенери работят обикновено при 1,5 T или 3 T, десетки хиляди пъти повече от полето на Земята.

15. Токът в кръгов виток се удвоява и радиусът му също се удвоява. Как се изменя индукцията в центъра?

    • Удвоява се
    • Не се изменя
    • Намалява 2 пъти
    • Нараства 4 пъти

    Отговор: Не се изменя

    B = μ₀I/(2R): удвояването на тока и на радиуса взаимно се компенсират.

Ампер и Лоренц

1. Как се нарича силата, с която магнитното поле действа на движещ се заряд?

   • Сила на Лоренц
   • Сила на Ампер
   • Сила на Кулон
   • Сила на Архимед

   Отговор: Сила на Лоренц

   Силата на Ампер е за проводник с ток, а силата на Лоренц за отделен заряд.

2. С каква сила действа магнитното поле на неподвижен електричен заряд?

   • Със силата на Кулон
   • Със силата на Ампер
   • Не действа (силата е нула)
   • С гравитационна сила

   Отговор: Не действа (силата е нула)

   Силата на Лоренц F = qvB sin α е нула при v = 0.

3. Как се нарича силата, с която магнитното поле действа на проводник с ток?

   • Сила на Кулон
   • Сила на Архимед
   • Сила на Ампер
   • Сила на триене

   Отговор: Сила на Ампер

   Магнитното поле действа на проводник с ток със силата на Ампер F = BIl sin α.

4. С кое правило се определя посоката на силата на Ампер?

   • Правилото на лявата ръка
   • Правилото на дясната ръка
   • Правилото на Ленц
   • Правилото на буравчето

   Отговор: Правилото на лявата ръка

   Линиите влизат в дланта, четирите пръста сочат тока, палецът показва силата.

5. Как е насочена силата на Лоренц спрямо скоростта на частицата?

   • По посока на скоростта
   • Срещу скоростта
   • Под ъгъл 45°
   • Перпендикулярно на скоростта

   Отговор: Перпендикулярно на скоростта

   Силата на Лоренц е перпендикулярна и на скоростта, и на B, затова не извършва работа.

6. Какво става със силата на Ампер, ако посоката на тока в проводника се обърне?

   • Става нула
   • Удвоява се
   • Не се изменя
   • Посоката ѝ се обръща

   Отговор: Посоката ѝ се обръща

   Според правилото на лявата ръка при обратен ток силата сочи в обратна посока.

7. Проводник с дължина 0,3 m и ток 2 A е под ъгъл 30° спрямо поле с индукция 0,5 T. Колко е силата?

   • 0,3 N
   • 0,26 N
   • 0,15 N
   • 0,075 N

   Отговор: 0,15 N

   F = BIl·sin 30° = 0,5·2·0,3·0,5 = 0,15 N.

8. По коя формула се пресмята силата на Лоренц?

   • F = qvB sin α
   • F = qE
   • F = BIl sin α
   • F = mv²/r

   Отговор: F = qvB sin α

   Силата на Лоренц зависи от заряда, скоростта, индукцията и ъгъла между v и B.

9. Каква работа извършва силата на Лоренц върху движеща се заредена частица?

   • Нулева работа
   • Положителна работа
   • Отрицателна работа
   • Работа, равна на qvB

   Отговор: Нулева работа

   Силата е перпендикулярна на скоростта, затова не извършва работа и не променя големината на скоростта.

10. Електрон (e = 1,6·10⁻¹⁹ C) се движи със скорост 10⁷ m/s перпендикулярно на поле 0,01 T. Колко е силата на Лоренц?

    • 1,6·10⁻¹⁴ N
    • 1,6·10⁻¹² N
    • 1,6·10⁻¹⁶ N
    • 1,6·10⁻¹⁰ N

    Отговор: 1,6·10⁻¹⁴ N

    F = qvB = 1,6·10⁻¹⁹·10⁷·10⁻² = 1,6·10⁻¹⁴ N.

11. Проводник с маса 10 g и дължина 0,2 m виси хоризонтално в хоризонтално поле 0,5 T, перпендикулярно на него. Какъв ток уравновесява силата на тежестта? (g = 10 m/s²)

    • 0,1 A
    • 1 A
    • 10 A
    • 0,5 A

    Отговор: 1 A

    BIl = mg, I = mg/(Bl) = 0,1 N / (0,5 T · 0,2 m) = 1 A.

12. Правоъгълна рамка с ток е в еднородно магнитно поле. Каква е резултантната сила на Ампер върху цялата рамка?

    • Равна на BIl
    • Нула
    • Равна на 2BIl
    • Зависи от посоката на тока

    Отговор: Нула

    Силите върху срещуположните страни са равни и противоположни, затова се уравновесяват, но могат да завъртят рамката.

13. Как си взаимодействат два успоредни проводника, по които текат токове в една и съща посока?

    • Отблъскват се
    • Привличат се
    • Не си взаимодействат
    • Завъртат се перпендикулярно един на друг

    Отговор: Привличат се

    Всеки проводник е в полето на другия; по правилото на лявата ръка силите са насочени един към друг.

14. Електрон влита в област с взаимно перпендикулярни полета E = 10⁴ V/m и B = 0,01 T и продължава праволинейно. Каква е скоростта му?

    • 10² m/s
    • 10⁴ m/s
    • 10⁸ m/s
    • 10⁶ m/s

    Отговор: 10⁶ m/s

    Силите се уравновесяват: eE = evB, v = E/B = 10⁴/0,01 = 10⁶ m/s.

15. Метален прът с дължина 0,5 m и маса 0,2 kg лежи на хоризонтални релси във вертикално поле 0,4 T. По него тече ток 5 A. Какво е ускорението му без триене?

    • 1 m/s²
    • 10 m/s²
    • 5 m/s²
    • 2,5 m/s²

    Отговор: 5 m/s²

    F = BIl = 0,4·5·0,5 = 1 N, a = F/m = 1/0,2 = 5 m/s².

Електродвигател

1. Какво преобразува електродвигателят?

   • Електрична енергия в механична
   • Механична енергия в електрична
   • Топлинна енергия в електрична
   • Химична енергия в електрична

   Отговор: Електрична в механична

   Двигателят използва силата на Ампер, за да върти рамка (ротор).

2. Как се нарича въртящата се част на електродвигателя?

   • Статор
   • Ротор
   • Корпус
   • Четка

   Отговор: Ротор

   Въртящата се част е роторът, а неподвижната е статорът.

3. Как се нарича неподвижната част на електродвигателя?

   • Ротор
   • Колектор
   • Котва
   • Статор

   Отговор: Статор

   Статорът е неподвижен и създава магнитното поле, а роторът се върти в него.

4. На какво се основава действието на електродвигателя?

   • На електромагнитната индукция
   • На топлинното действие на тока
   • На фотоефекта
   • На силата, с която магнитното поле действа на рамка с ток

   Отговор: На силата на Ампер върху рамка с ток

   Двойка сили на Ампер създава въртящ момент върху рамката.

5. Кое от изброените устройства съдържа електродвигател?

   • Електрическа крушка
   • Ютия
   • Прахосмукачка
   • Котлон

   Отговор: Прахосмукачка

   Прахосмукачката има двигател, който върти вентилатор; другите уреди само нагряват или светят.

6. Как може да се увеличи скоростта на въртене на малък двигател за постоянен ток?

   • Като се увеличи напрежението
   • Като се обърнат полюсите
   • Като се махнат четките
   • Като се намали токът

   Отговор: Като се увеличи напрежението

   При по-голямо напрежение тече по-голям ток и силата на Ампер върху намотките расте.

7. Каква е ролята на колектора в двигател за постоянен ток?

   • Повишава напрежението
   • Създава магнитното поле
   • Сменя посоката на тока в рамката на всеки половин оборот
   • Охлажда намотката

   Отговор: Обръща посоката на тока на всеки половин оборот

   Така въртящият момент запазва посоката си и рамката се върти непрекъснато.

8. За какво служат четките в двигател за постоянен ток?

   • Осъществяват плъзгащ контакт между колектора и външната верига
   • Почистват ротора от прах
   • Охлаждат намотките
   • Създават магнитното поле

   Отговор: Осъществяват плъзгащ контакт между колектора и външната верига

   Неподвижните графитни четки се допират до въртящия се колектор и подават тока към рамката.

9. Кой измервателен уред съдържа рамка с ток, която се завърта в поле на постоянен магнит?

   • Термометър
   • Галванометър
   • Барометър
   • Хигрометър

   Отговор: Галванометър

   В галванометъра (и в стрелковите амперметри) завъртането на рамката е пропорционално на тока.

10. Какво става с двигател за постоянен ток с постоянен магнит, ако се обърне посоката на тока?

    • Спира завинаги
    • Започва да се върти в обратна посока
    • Върти се по-бързо в същата посока
    • Нищо не се променя

    Отговор: Върти се в обратна посока

    Силите на Ампер сменят посоката си и въртящият момент се обръща.

11. Какъв е въртящият момент на рамка с ток, когато равнината ѝ е перпендикулярна на линиите на полето?

    • Максимален
    • Удвоен
    • Същият като при всяко положение
    • Нула

    Отговор: Нула

    Тогава силите на Ампер лежат в равнината на рамката и само я разтягат, без да я въртят.

12. Защо роторът на двигател се прави с много навивки и няколко рамки под различни ъгли?

    • За да не се нагрява
    • За да работи с променлив ток
    • За по-голям и по-равномерен въртящ момент
    • За да е по-лек

    Отговор: За по-голям и по-равномерен въртящ момент

    Повече навивки увеличават силата, а рамките под различни ъгли не позволяват моментът да падне до нула.

13. Електродвигател работи при 230 V и 5 A с к.п.д. 80%. Каква е механичната му мощност?

    • 1150 W
    • 230 W
    • 1437,5 W
    • 920 W

    Отговор: 920 W

    P = UI = 1150 W; полезната мощност е 0,8·1150 = 920 W.

14. Двигател с полезна мощност 1,5 kW повдига товар с маса 300 kg с постоянна скорост. Каква е скоростта? (g = 10 m/s²)

    • 0,5 m/s
    • 5 m/s
    • 0,05 m/s
    • 2 m/s

    Отговор: 0,5 m/s

    P = Fv = mgv, v = P/(mg) = 1500 W / 3000 N = 0,5 m/s.

15. Защо двигател може да изгори, ако роторът му се заклини и спре?

    • Магнитът се размагнитва
    • Четките се топят от триене
    • Напрежението на мрежата расте
    • Без въртене няма обратно индуцирано ЕДН и токът става много голям

    Отговор: Без въртене няма обратно индуцирано ЕДН и токът става много голям

    Въртящият се ротор индуцира ЕДН, обратно на приложеното, което ограничава тока; при спрян ротор то изчезва.

Магнитни вещества

1. Кое от изброените вещества е феромагнетик?

   • Кобалт
   • Мед
   • Алуминий
   • Дърво

   Отговор: Кобалт

   Феромагнетици са желязото, кобалтът, никелът и някои сплави.

2. Как се наричат веществата, които силно усилват външното магнитно поле?

   • Диамагнетици
   • Парамагнетици
   • Феромагнетици
   • Диелектрици

   Отговор: Феромагнетици

   Феромагнетиците (желязо, никел, кобалт) имат μ от стотици до хиляди.

3. Кой от изброените метали практически не се привлича от магнит?

   • Мед
   • Желязо
   • Никел
   • Кобалт

   Отговор: Мед

   Медта е диамагнетик, а желязото, никелът и кобалтът са феромагнетици.

4. Какво е характерно за диамагнетиците?

   • Проницаемостта им е много по-голяма от 1
   • Относителната им магнитна проницаемост е малко по-малка от 1
   • Проницаемостта им е малко по-голяма от 1
   • Проницаемостта им е точно 0

   Отговор: μ малко под 1

   Диамагнетиците слабо отслабват външното поле.

5. Какво показва магнитната проницаемост μ на веществото?

   • Колко пъти полето във веществото се различава от полето във вакуум
   • Колко бързо се нагрява веществото
   • Плътността на веществото
   • Електричното му съпротивление

   Отговор: Колко пъти полето във веществото се различава от полето във вакуум

   μ = B/B₀: отношението на индукцията във веществото към индукцията във вакуум.

6. Колко е относителната магнитна проницаемост на вакуума?

   • 0
   • 1
   • 100
   • Безкрайност

   Отговор: 1

   Проницаемостта на веществото се сравнява с вакуума, затова за вакуума μ = 1.

7. Как се нарича температурата, над която феромагнетикът губи феромагнитните си свойства?

   • Температура на Келвин
   • Точка на кипене
   • Температура на Кюри
   • Точка на топене

   Отговор: Температура (точка) на Кюри

   Над нея топлинното движение разрушава подредбата в домените.

8. Какво се случва с парамагнетик във външно магнитно поле?

   • Силно се привлича
   • Слабо се отблъсква
   • Не се влияе
   • Слабо се привлича

   Отговор: Слабо се привлича

   Парамагнетиците имат μ малко над 1, затова слабо усилват полето и слабо се привличат.

9. Какво се случва с диамагнетик, внесен в силно неравномерно магнитно поле?

   • Силно се привлича
   • Слабо се привлича
   • Слабо се отблъсква
   • Става постоянен магнит

   Отговор: Слабо се отблъсква

   Диамагнетиците отслабват полето (μ < 1) и се изтласкват от областите със силно поле.

10. Какво представляват магнитните домени?

    • Отделни атоми на желязото
    • Полюсите на постоянния магнит
    • Електрони, движещи се по проводника
    • Малки области с еднакво подредени магнитни моменти

    Отговор: Области със спонтанно намагнитване

    В домена магнитните моменти са ориентирани еднакво.

11. Защо за сърцевини на трансформатори и електромагнити се използва магнитно меко желязо?

    • Защото е диамагнетик
    • Лесно се намагнитва и размагнитва и силно усилва полето
    • Защото е добър изолатор
    • Защото е най-лекият метал

    Отговор: Лесно се намагнитва и размагнитва и силно усилва полето

    Магнитно мекото желязо усилва полето стотици пъти и бързо се размагнитва, когато токът спре или смени посоката си.

12. За какво се използват магнитно твърдите материали?

    • За сърцевини на трансформатори
    • За проводници
    • За изолатори
    • За постоянни магнити

    Отговор: За постоянни магнити

    Те трудно се размагнитват и запазват намагнитването си дълго.

13. Кое вещество е парамагнетик?

    • Мед
    • Бисмут
    • Алуминий
    • Желязо

    Отговор: Алуминий

    Медта и бисмутът са диамагнетици, а желязото е феромагнетик.

14. Магнит се нагрява над точката на Кюри и после се охлажда без външно магнитно поле. Какво става?

    • Възстановява намагнитването си
    • Намагнитва се по-силно
    • Остава размагнитен
    • Завинаги става диамагнетик

    Отговор: Остава размагнитен

    Над точката на Кюри подредбата на домените се разрушава; при охлаждане без поле домените се ориентират хаотично.

15. Какво е магнитен хистерезис при феромагнетиците?

    • Намагнитването зависи и от предишното състояние на веществото
    • Загуба на магнитни свойства над точката на Кюри
    • Отблъскване от магнитното поле
    • Еднакво намагнитване при всяко поле

    Отговор: Намагнитването зависи и от предишното състояние на веществото

    При изменение на външното поле намагнитването изостава, затова кривата на намагнитване образува примка.

Финален въпрос