Из однородной проволоки изготовили кольцо с перемычкой по диаметру: Задача по физике id=54251 — Электродинамика / Законы постоянного тока

Задача по физике id=54251 — Электродинамика / Законы постоянного тока

Описание задачи ID=54251

Задачник: Задачи физических олимпиад, Кембровский Г.С., 2000 год

Тема: Электродинамика / Законы постоянного тока

Из однородной проволоки изготовили кольцо с прямолинейной перемычкой АВ по его диаметру (рис. ). Источник постоянного напряжения можно включить в цепь по-разному: перерезать кольцо и образовавшиеся концы проволоки подключить к клеммам источника или сделать то же самое, перерезав перемычку. В каком случае и во сколько раз напряжение на концах перемычки будет большим?

	Подробное решение
	БЕСПЛАТНО
	Введите результат:

Рейтинг:  

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 (голосов: 0)

Сборники задач

Задачи по общей физике Иродов И. Е., 2010

Задачник по физике Чертов, 2009

Задачник по физике Белолипецкий С.Н., Еркович О.С., 2005

Сборник задач по общему курсу ФИЗИКИ Волькенштейн В.С., 2008

Сборник задач по курсу физики Трофимова Т.И., 2008

Физика. Задачи с ответами и решениями Черноуцан А.И., 2009

Сборник задач по общему курсу физики Гурьев Л.Г., Кортнев А.В. и др., 1972

Журнал Квант. Практикум абитуриента. Физика Коллектив авторов, 2013

Задачи по общей физике Иродов И.Е., 1979

Сборник вопросов и задач по физике. 10-11 класс. Гольдфарб Н.И., 1982

Все задачники…

Статистика решений

Тип решения	Кол-во
подробное решение	62 245
краткое решение	7 659
указания как решать	1 407
ответ (символьный)	4 786
ответ (численный)	2 395
нет ответа/решения	3 406
ВСЕГО	81 898

---

Контакты

• Форма связи
• fizmatbank@ya. ru
• Мы в WhatsApp
• Мы в Telegram
• 
  © 2009-2021, fizmatbank.ru

Мы принимаем

Документы

• Политика конфиденциальности
• Пользовательское соглашение
• Гарантии пользователя

Партнеры

Для улучшения работы сайта и его взаимодействия с пользователями мы используем файлы cookie. Продолжая работу с сайтом, Вы разрешаете использование cookie-файлов. Вы всегда можете отключить файлы cookie в настройках Вашего браузера.

О дин из вариантов решения задачи (рисунок обязателен).

Условие механического равновесия проводника приводит к системе уравнений: 2k Δl cos α = mg, 2kΔl sin α = IBL.

Поделим второе равенство на первое: tg α = . Масса провода m = ρLS. Таким образом, tg α = = 1. Откуда α = 45°.

Задача 9. На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жёсткая тонкая рамка

в виде равностороннего треугольника ADC со стороной, равной а (см. рисунок). Рамка, по которой течет ток I, находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен стороне CD. Каков должен быть модуль индукции магнитного поля, чтобы рамка начала приподниматься относительно стороны CD, если масса рамки m?

О дин из вариантов решения задачи. По рамке течет ток I. Пусть модуль вектора магнитной индукции равен В. На стороны рамки действует сила Ампера. На сторону AC: F

A₁= IaВ sin(π- α) = IaВ. На сторону AD: F_A2 = IaВ sinα = IaВ. На сторону CD: F_A3 = IaВ. Суммарный момент этих сил относительно оси CD N_A=F_A+ F_A = IaВ= . Момент силы тяжести N_g =. Условия отрыва N_A + N_g ≥ 0, > .

Отсюда В ≥ . Допускается ответ в виде равенства.

Задача 10. На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жёсткая рамка из однородной тонкой проволоки, согнутая в виде квадрата ACDE со стороной а (см. рисунок). Рамка находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции В которого перпендикулярен сторонам АЕ и CD и равен по модулю В. Какой силы ток нужно пропустить по рамке против часовой стрелки, чтобы она начала приподниматься, вращаясь вокруг оси, совпадающей со стороной CD, если масса рамки m?

О дин из вариантов решения задачи. Пусть по рамке течет ток I . На стороны АЕ и CD будут действовать силы Ампера F

A₁= Fa₂ = IaB. Момент силы Ампера относительно оси, проходящей через сторону CD, N_A = Ia²B. Момент силы тяжести относительно оси CD N_g = — mga. Условие отрыва N_A ≥ N_g, Ia²B ≥ mga. Отсюда I ≥ . Допускается ответ в виде равенства.

Задача 11. По П-образному проводнику постоянного сечения со скоростью v скользит проводящая перемычка ab такого же сечения, длиной l. Проводники помещены в постоянное однородное магнитное поле, вектор индукции которого В направлен перпендикулярно плоскости проводников (см. рисунок). Определите напряженность электрического поля

Е в перемычке в тот момент, когда ab = ас. Сопротивление между проводниками в точках контакта пренебрежимо мало.

Один из вариантов решения задачи. При движении перемычки в магнитном поле в ней возникает ЭДС индукции = B/v. По закону Ома для замкнутой цепи abcd:

I = , где R — сопротивление перемычки ab, тогда выражение для разности потенциалов между точками а и b имеет вид: U = I·3R= Blv. Так как Е =U/l, то Е = Bv.

Задача 12. Г оризонтально расположенный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого направлена перпендикулярно проводнику и скорости его движения (см. рисунок). При начальной скорости проводника, равной нулю, и ускорении 8 м/с², он переместился на 1 м. Какова индукция магнитного поля, в котором двигался проводник, если ЭДС индукции на концах проводника в конце движения равна 2 В?

Один из вариантов решения задачи. ЭДС индукции в проводнике, движущемся в однородном магнитном поле, может быть рассчитана с помощью формулы закона определяется выражением , где, в свою очередь dS – площадь – определяется произведением Фарадея: , где изменение магнитного потока за малое время dt длины проводника

ℓ на его малое перемещение dх за интервал времени dt; т.е. .

Таким образом, = Blv, где v–скорость движения проводника в некоторый

^{момент времени t. Отсюда} B = .

Определим скорость v в конце пути длиной X.

Согласно уравнениям кинематики: ^{. Отсюда ; .}

Задача 13. Металлическое кольцо, диаметр которого 20 см, а диаметр провода кольца 2 мм, расположено в магнитном поле, магнитная индукция которого меняется по модулю со скоростью 1,09 Тл/с. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Возникающий в кольце индукционный ток 10 А. Определите удельное сопротивление металла, из которого изготовлено кольцо.

О дин из вариантов решения задачи. ЭДС индукции в кольце ε = — . Изменение магнитного потока за время Δt равно ΔФ = Δ(BS), где S (площадь кольца) постоянна и равна S = . Следовательно, |ε| = S . По закону Ома для участка цепи ε = IR = I , где S

np — площадь сечения медного провода кольца S_np = , длина кольца l = πD.

Приравнивая выражения для ЭДС, получим плотность вещества, из которого изготовлено кольцо: ρ = . Медь: ρ ≈1,7·10-8 Oм·м.

З адача 14. Кольцо из тонкой проволоки сопротивлением R ограничивает на плоскости круг площадью S = 0,1 м², в пределах которого внешнее магнитное поле однородно. Вектор магнитной индукции В перпендикулярен плоскости круга (см. рисунок, вид сверху). За пределами круга магнитное поле пренебрежимо мало. Какое напряжение покажет вольтметр с внутренним сопротивлением

r, подключенный к точкам 1 и 2, которые делят длину кольца в отношении 1:2? Магнитное поле меняется с течением времени t так, что = 0,01 Тл/с, а = 10.

Один из вариантов решения задачи. Выберем направления и обозначения для токов i₁ i₂, i₃ в соответствии с условием задачи. Запишем систему уравнений:

закон Ома для простого замкнутого контура, i₁+ i₂ =ξ;

закон Ома для простого замкнутого контура, образованного нижней частью кольца и участком цепи, содержащим вольтметр, i

2 — i₃r = 0;

условие стационарности токов, i₁=i₂+ i₃ ;

закон электромагнитной индукции, ξ=S ;

закон Ома для участка цепи U_v= i₃r.

Выполнив математические преобразования, получаем ответ в общем виде: U_v = и числовой ответ: U_v = 326 мкВ.

Задача 15. Плоская горизонтальная фигура площадью S = 0,1 м

², ограниченная проводящим контуром, с сопротивлением R = 5 Ом, находится в однородном магнитном поле. Пока проекция магнитной индукции на вертикаль z медленно и равномерно убывает от некоторого начального значения B_jz до конечного значения B_2z = — 1 Тл, по контуру протекает заряд Δq = 0,08 Кл. Найдите B_1z.

Один из вариантов решения задачи. В случае однородного поля по закону электромагнитной индукции . С другой стороны, |ε_i | = IR. Поэтому |Δq| = IΔt = = |В_2z – B_1z|. Отсюда В_1z = В_2z + = -1+ = 3 (Тл).

Задача 16. Плоская катушка диаметром 6 см, состоящая из 120 витков, находится в однородном магнитном поле, индукция которого 6·10^-2 Тл. Катушка поворачивается вокруг оси, перпендикулярной линиям индукции, на угол 180° за 0,2 с. Плоскость катушки до и после поворота перпендикулярна линиям индукции поля. Чему равно среднее значение ЭДС индукции, возникающей в катушке?

Один из вариантов решения задачи. ЭДС индукции в катушке: ε = -n . Изменение магнитного потока за время Δt равно ΔФ = Ф₂ Ф₁= BS(cos α₂ – cos α₁), где S= , cosα₂ =-1, cos α₁ = +1. Следовательно, ΔФ = — . ε =- n . ε ≈ 0,2 В.

З адача 17. Квадратную рамку из медной проволоки со стороной b = 5 см и сопротивлением R = 0,1 перемещают вдоль оси Ох по гладкой горизон­тальной поверхности с постоянной скоростью V = 1 м/с. Начальное положение рамки изображено на рисунке. За время движения рамка успевает пройти между полюсами магнита и оказаться в области, где магнитное поле отсутствует. Ширина полюсов магнита d = 20 см, магнитное поле имеет резкую границу и однородно между полюсами. Возникающие в рамке индукционные токи нагревают проволоку, в которой за все время движения выделяется количество теплоты Q = 2,5·10^-3 Дж. Чему равна индукция магнитного поля В между полюсами?

Один из вариантов решения задачи. При пересечении рамкой границы области поля со скоростью V изменяющийся магнитный поток создает ЭДС индукции ε_инд =- = VBb. Сила тока в это время равна I= . При этом в проволоке выделяется количество теплоты Q = I²Rt, где t — время протекания тока. Ток течет в рамке только во время изменения магнитного потока – при входе в пространство между полюсами и при выходе. Это время

t = 2 . Подставляя значения тока и времени, получим В = = 1 Тл.