перемычка в магнитном поле

Перемычка в магнитном поле

П-образный контур с пренебрежимо малым сопротивлением находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура (см. рис.). Индукция магнитного поля B = 0,2 Тл. По контуру с постоянной скоростью скользит перемычка длиной l = 20 см и сопротивлением R = 15 Ом. Сила индукционного тока в контуре I = 4 мА. С какой скоростью движется перемычка? Ответ приведите в метрах в секунду.

Согласно закону электромагнитной индукции, при изменении магнитного потока через замкнутый контур в нем возникает ЭДС индукции равная по величине Поскольку сопротивлением П-образной части контура можно пренебречь, для тока в контуре имеем Определим изменение магнитного потока за время Величина магнитного поля не изменяется, следовательно, магнитный поток через контур растет только за счет увеличения площади контура. Обозначим искомую скорость перемычки через υ. Тогда за время перемычка сдвинется на а значит, поток увеличится на величину Скомбинировав все равенства, для искомой скорости имеем

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Источник

Перемычка в магнитном поле

По П-образному проводнику, находящемуся в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости проводника, скользит проводящая перемычка (см. рисунок). На графике приведена зависимость ЭДС индукции, возникающей в перемычке при ее движении в магнитном поле. Пренебрегая сопротивлением проводника, выберите все верные утверждения о результатах этого опыта. Известно, что модуль индукции магнитного поля равен В = 0,4 Тл, длина проводника l = 0,1 м.

1) Проводник все время двигался с одинаковой скоростью.

2) Через 2 с проводник остановился.

3) В момент времени 4 с скорость проводника была равна 10 м/с.

4) Первые 2 с сила тока в проводнике увеличивалась.

5) Через 2 с проводник начал двигаться в противоположную сторону.

ЭДС индукции равна Таким образом, по графику можно определить скорость проводника:

1) В промежутке времени от 0 до 2 с скорость проводника не была постоянной.

2) Через 2 с проводник стал двигаться с постоянной скоростью.

3) В момент времени 4 с скорость проводника была равна

4) Первые 2 с сила тока в проводнике увеличивалась.

5) В течение всего времени проводник двигался в одну сторону.

Источник

Перемычка в магнитном поле

Медная перемычка в момент времени t₀ = 0 с начинает двигаться со скоростью 2 м/с по параллельным горизонтальным проводящим рельсам, к концам которых подсоединён резистор сопротивлением 10 Ом (см. рисунок). Вся система находится в вертикальном однородном магнитном поле. Сопротивление перемычки и рельсов пренебрежимо мало, перемычка всё время расположена перпендикулярно рельсам. Поток Ф вектора магнитной индукции через контур, образованный перемычкой, рельсами и резистором, изменяется с течением времени t так, как показано на графике.

Используя график, выберите все верные утверждения и укажите в ответе их номера.

1) К моменту времени t = 5 с изменение магнитного потока через контур равно 1,6 Вб.

2) Модуль ЭДС индукции, возникающей в контуре, равен 0,32 В.

3) Индукционный ток в перемычке течёт в направлении от точки C к точке D.

4) Сила индукционного тока, текущего в перемычке, равна 32 мА.

5) Для поддержания движения перемычки к ней прикладывают силу, проекция которой на направление рельсов равна 0,2 мН.

Решение (см. также Правило ниже).

По графику находим, что за время магнитный поток изменился на (утверждение 1 верно). ЭДС индукции, возникающей в контуре равна (утверждение 2 верно).

Согласно правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, которым он вызван. Таким образом, применяя правило правой руки, индукционный ток должен быть направлен от точки D к точке C (утверждение 3 неверно).

Сила тока, возникающего в контуре, по закону Ома равна (утверждение 4 верно).

На перемычку, по которой течет индукционный ток, со стороны магнитного поля действует сила Ампера, которая согласно правилу Ленца тормозит ее движение. Движение перемычки будет равномерным, если к ней будет приложена внешняя сила где — длина перемычки. Домножим и поделим это выражение справа на скорость движения перемычки:

Источник

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
2

Перемычка между шинами в магнитном поле-короткое замыкание?

Последний раз редактировалось artempalkin 27.09.2020, 11:48, всего редактировалось 4 раз(а).

Загадочная задача. Точнее, сначала вроде все понятно, а потом резко становится непонятно.

Хорошо, вроде бы все несложно. Составляем второй закон Ньютона для перемычки и закон Ома для всей цепи, учитывая магнитные явления:

Ну и как бы получается система диф. уравнений. Находим отсюда уравнение на , оно в любом случае получится линейным, решаем его, подставляем начальные условия, можно даже исследовать решение, короче говоря, небезынтересная и простая задача.

Надо сказать, что там много вариантов есть с разными условиями. Так вот тут я смотрю, а мои условия: , (. ). Тут я в полном непонимании, задача становится абсолютно непонятной.

Получается, цепь накоротко замкнута с катушкой. Я поискал, что это может значить, везде упоминается какое-то внутреннее сопротивление катушки, которое должно быть в таком случае, но тут-то ничего такого нет. Обидно то, что в остальных вариантах адекватные условия, которые make sense, а тут я не понимаю физики сути задачи. Подскажите, о чем вообще речь, как подступиться?

Я тут, после того, как напечатал уже, подумал: так может на самом деле просто ЭДС индукции контура равна ЭДС самоиндукции катушки? Так и получится, если формально подставить нулевое сопротивление. Тогда уравнения даже проще решаются. Но при этом я не очень понимаю физику процесса.

Но тогда получается, что ЭДС в контуре равна нулю, сопротивления нет, но при этом ток все равно течет. я что-то в недоумении.

Заслуженный участник

Последний раз редактировалось Prisma 27.09.2020, 12:01, всего редактировалось 1 раз.

Последний раз редактировалось artempalkin 27.09.2020, 12:19, всего редактировалось 4 раз(а).

Вы подразумеваете, что решить в общем виде (с ненулевым ), а потом устремить к нулю?

Я подозреваю, что в таком случае получится то же самое, как если сразу приравнять к нулю

Последний раз редактировалось Prisma 27.09.2020, 12:32, всего редактировалось 1 раз.

Последний раз редактировалось artempalkin 27.09.2020, 12:43, всего редактировалось 1 раз.

Да, решения не будут отличаться, если сразу подставить или потом устремить к нулю (это очевидно из свойств корней многочлена (характеристического в нашем случае)). И решение получается небессмысленное (перемычка будет колебаться вокруг некоторого положения).

Да, спасибо, пример очень хороший. По поводу сверхпроводимости понятно. Наша ситуация какая-то другая. При отсутствии сопротивления ток в цепи по идее должен нарастать к бесконечности. При этом катушке это не нравится, и она начинает мешать току нарастать, создавая встречную ЭДС. Но эта ЭДС не полностью убивает ток (тогда бы перемычка свободно падала, ток в цепи не течет, ну, некоторый смысл я вижу), не делает его постоянным (тогда возникла бы ситуация по типу сверхпроводимости, которую вы описали, но это тоже не наш случай: у нас ток тоже меняется гармонически вокруг некоторого значения).

Последний раз редактировалось artempalkin 27.09.2020, 16:35, всего редактировалось 2 раз(а).

Последний раз редактировалось fightingphysics 27.09.2020, 17:50, всего редактировалось 3 раз(а).

Тут похоже на замыкание головного мозга автора задачи. Разумеется любое шунтирование нагрузки является кз, если мы пренебрегаем сопротивлением самого шунта и участка от источника. Причем тут магнитное поле, вообще непонятно, при шунтировании оно все равно исчезнет

Работал я как то в отделе энергетика, и пришел малый, после тех вуза, инженер, специалист конкретно по должности. Видать тоже 5 лет его парили такими вот «задачами», красный диплом и мамка физику преподавала в школе, а итог тупей простого электрика. Запарился насчет банального последовательного подключения, он думал что ток 2 последовательных лампочек растет а не падает. Хотя это и безо всяких ньютонов очевидно, энергии меньше потребляется, значит и ток меньше. До него даже это не допирало почему то

Ему вроде типа «интуитивно» казалось, что чем мы больше нагрузки в цепь накидываем, тем больше ток, хотя при постоянном источнике справедливо обратное, и это вроде как тоже вполне интуитивно, как если бы мы из бутылки водку в стаканы разливали, чем больше стопариков, тем меньше в каждом из них водяры, и тем меньше каждый инженер-потребитель водяры нажрется:)

То есть думаете, что в реальной жизни (даже если как-то круто подобрать параметры, чтобы макроскопически, так сказать, колебания перемычки возможно было наблюдать) такая ситуация невозможна?

Не знаю что тут сказать, сейчас система такая, что кругом какие то-чудеса ищут, физика стала сказкой, детей сейчас в школе учат что 2 закон термодинамики доказывает боженьку-криэйтора:)
Да и не сейчас это, а давным давно. Ньютон он ведь и сам христианский проповедник был, а не натурфилософ. У него там модели мама не горюй, дескать свет это камни которые летят через пустоту, прямо как у древнегреческих атомистов седых веков до нашей эры

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей

Источник

Перемычка в магнитном поле

Прямоугольный контур, образованный двумя рельсами и двумя перемычками, находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура. Правая перемычка скользит по рельсам, сохраняя надежный контакт с ними. Известны величины: индукция магнитного поля В — 0,1 Тл, расстояние между рельсами l = 10 см, скорость движения перемычки v = 2 м/с, сопротивление контура R = 2 Ом. Какова сила индукционного тока в контуре? Ответ приведите в амперах.

Согласно закону электромагнитной индукции, при изменении магнитного потока через замкнутый контур в нем возникает ЭДС индукции равная по величине

Поскольку сопротивлением рельс можно пренебречь, для искомой тока в контуре имеем Определим изменение магнитного потока за время Величина магнитного поля не изменяется, следовательно, магнитный поток через контур растет только за счет увеличения площади контура. За время перемычка сдвинется на а значит, поток увеличится на величину Скомбинировав все равенства, для длины перемычки имеем

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Источник

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
2