Простая физика
Категория:
...Магнитное поле: снова рамки.
В этой статье собраны задачи с рамками в поле. Ее можно вполне использовать для закрепления этого материала и самостоятельного решения. Статья является одиннадцатой и последней из серии «Магнитное поле». Конспект занятий Пенкина М.А.
Задача 1.
По гладкой горизонтальной поверхности стола скользит проволочная рамка массой г в форме квадрата со стороной
см. На пути её движения находится область вертикального однородного магнитного поля с индукцией
Тл. Рамка влетает в эту область, двигаясь перпендикулярно её границам, и останавливается, въехав наполовину. С какой скоростью
рамка скользила по столу? Ответ выразить в см/с, округлив до целых. Сопротивление рамки составляет
Ом.
Рисунок 1
Так как сторона рамки 50 см, а въехала она наполовину, то тормозной путь составил 25 см. По окончании торможения скорость рамки равна 0. Когда движущаяся сторона рамки попала в поле, она стала подобна источнику.
Ток в рамке
Ток будет падать вместе со скоростью.
Перейдем к механике:
Домножим на :
Подставим ток
Произведение , поэтому
Просуммируем по всему тормозному пути:
Откуда
Ответ: 0,25 м/c
Задача 2.
В зазоре между полюсами электромагнита вращается с угловой скоростью 1/c проволочная рамка в форме полуокружности радиусом
см, содержащая
витков провода. Ось вращения рамки проходит вдоль оси О рамки и находится вблизи края области с постоянным однородным магнитным полем с индукцией
Тл (см. рис.), линии которого перпендикулярны плоскости рамки. Концы обмотки рамки замкнуты через скользящие контакты на резистор с сопротивлением
Ом. Пренебрегая сопротивлением рамки, найти тепловую мощность, выделяющуюся на резисторе. Ответ выразить в мВт, округлив до целых. Указание: площадь сектора круга с радиусом
и с углом при основании
равна
.
Рисунок 2
При вращении в магнитном поле в рамке возникает ЭДС индукции, равная
При малом повороте на небольшой угол , площадь рамки увеличится на величину
Тогда
Ток равен
Тепловая мощность в резисторе равна
Ответ: 4 мВт
Задача 3.
Проволочный контур в виде квадрата со стороной, равной см и общим сопротивлением контура
Ом. Часть контура находится в однородном магнитном поле с индукцией
Тл, перпендикулярной плоскости контура. Контур неподвижен и входит в область однородного магнитного поля на глубину
см. После выключения магнитного поля контур приобретает некоторый импульс. Определить величину и направление этого импульса, полагая, что за время спадания индукции магнитного поля смещение контура пренебрежимо мало. Самоиндукцией контура пренебречь. Ответ выразить в г
см/c, округлив до целых. Если импульс рамки направлен вверх, ответ записать со знаком "+", если вниз, то со знаком "−".
Рисунок 3
При выключении поля в контуре наведется ЭДС
Ток в контуре будет равен
Переходим к механике. На контур с током будет действовать сила Ампера
Домножим на :
Но -изменение импульса рамки.
Просуммируем последнее выражение
Тогда
Ответ: г
см/c.