В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл находятся две вертикальные рейки, верхние концы которых замкнуты на сопротивление 0,1 Ом. По рейкам, расстояние между которыми 20 см, может скользить проводник массой 10 г. Силовые линии магнитного поля перпендикулярны плоскости контура. Определить установившуюся скорость проводника.
от

1 Ответ

дано:  
Индукция магнитного поля B = 0,1 Тл  
Сопротивление R = 0,1 Ом  
Расстояние между рейками L = 20 см = 0,2 м  
Масса проводника m = 10 г = 0,01 кг  

найти:  
Установившуюся скорость проводника (v).

решение:  
1. Рассчитаем силу тяжести (F_g), действующую на проводник:  
F_g = m * g,  
где g - ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².  
F_g = 0,01 кг * 9,81 м/с² = 0,0981 Н.

2. При движении проводника в магнитном поле возникает электродвижущая сила (ε), которая равна:  
ε = B * L * v,  
где v - скорость проводника.  

3. Сила, действующая на проводник из-за магнитного поля (F_B), определяется по формуле:  
F_B = I * B * L,  
где I - ток через проводник, который можно выразить как:  
I = ε / R = (B * L * v) / R.

4. Подставим выражение для тока I в уравнение силы F_B:  
F_B = (B * L * v) / R * B * L  
= (B^2 * L^2 * v) / R.

5. В установившемся состоянии сила тяжести равна магнитной силе:  
F_g = F_B.  
Подставляем значения:  
0,0981 Н = (0,1 Тл)² * (0,2 м)² * v / 0,1 Ом.

6. Упрощаем уравнение:  
0,0981 Н = (0,01 * 0,04) * v / 0,1  
0,0981 Н = 0,0004 * v / 0,1  
0,0981 Н = 0,004 * v.  

7. Теперь найдем скорость v:  
v = 0,0981 Н / 0,004 = 24,525 м/с.

ответ:  
Установившаяся скорость проводника составляет 24,525 м/с.
от