в однородном магнитном поле индукция которого

23.08.202323.08.2023 admin 0 Comments

В однородном магнитном поле индукция которого

В однородном магнитном поле с индукцией 40 мТл находится плоский контур в виде кольца радиусом 5 см, изготовленный из тонкой проволоки. Сначала контур располагается так, что линии индукции магнитного поля перпендикулярны плоскости кольца. Затем кольцо поворачивают вокруг его диаметра на угол 120°. Найдите модуль изменения потока вектора магнитной индукции через кольцо при таком повороте. Ответ выразите в мкВб и округлите до целого числа.

Магнитный поток через рамку равен произведению площади рамки на величину вектора магнитной индукции и на косинус угла между перпендикуляром к рамке и направлением поля:

Найдём модуль изменения потока вектора магнитной индукции:

Модуль изменения магнитного потока- это же разность между конечным и первоначальным значением?

Первоначально контур располагался перпендикулярно к линиям магнитной индукции, значит, косинус 90 градусов равен нулю, а не единице.

Когда контур располагался перпендикулярно к линиям магнитной индукции, угол между перпендикуляром к рамке и направлением поля был равен нулю.

В задаче требуется найди модуль изменения потока.

Согласно физическому определению магнитный поток равен числу силовых линий, пронизывающих данный контур. Т.е. магнитный поток не может быть величиной отрицательной. Если развернуть контур на 180 градусов, то модуль изменения магнитного потока должен быть равен нулю, а при вашем подходе он получится равным удвоенному магнитному потоку.

Учебник физики Г.Я. Мякишев, М.А. Петрова, 11 класс, «Дрофа», 2019. «Потоком вектора магнитной индукции Ф через плоскую поверхность площадью S называют величину, равную произведению векторов магнитной индукции В на площадь S и косинус угла между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности. Такое же определение в учебнике В.А. Касьянова, 11 класс, а так же Пинского А.А. и О.Ф. Кабардина, 10 класс.

Математическое определение потока через скалярное произведение векторов B и S даёт неопределенность в выборе направления нормали: мы можем направить её как в одну, так и в противоположную сторону. Представьте теперь, что я держу проволочный контур перпендикулярно силовым линиям поля, а затем незаметно для Вас поворачиваю его на 180° градусов и прошу Вас рассчитать магнитный поток в том и другом случае. Совершенно логично будет, если в том и другом случае Вы укажете одинаковые значения.

Если в пространстве задана система координат, определены направления векторов, записаны физические законы и с их помощью анализируется ход некоторого процесса, а вы, когда наблюдатель отвернулся, незаметно измените направление вертикальной оси на противоположное, то все те, кто из-за этого внезапно окажутся с ног на голове, схватят вас за руку.

Выбор системы координат не оказывает никакого объективного влияния на материальные тела, равно как и запись определений, формул, законов и любые другие бесконтактные формы действия.

Мы рассматриваем НЕЗАВИСИМЫЕ состояния физической системы, и должны руководствоваться правилом, которое позволяло бы ОДНОЗНАЧНО определять магнитный поток для каждого из них, НЕЗАВИСИМО от предыдущих состояний.

Сообщите, пожалуйста, со ссылкой на учебник определение магнитного потока, которым предлагаете пользоваться, и приведите, пожалуйста, ваше решение данной задачи.

С. В. Громов «Физика 10 класс» изд. «Просвещение», 2007. В § 88 автор определяет правило, согласно которому следует выбирать направление нормали к поверхности контура: «Для того чтобы магнитный поток Ф был положительным, направление обхода контура мы всегда будем выбирать таким образом, чтобы вектор нормали n оказывался сонаправленным с вектором внешнего магнитного поля B. Сделать это очень просто, так как направление обхода контура при этом всегда будет совпадать с направлением вращения рукоятки буравчика при его ввинчивании в сторону индукции магнитного поля».

Возможное решение. При повороте кольца выбираем нормаль n, имеющую компоненту сонаправленную с вектором B. Угол между n и B при этом будет равен не 120, а 60 градусам и модуль изменения магнитного потока 157 мкВб.

Это рассуждение неверно.

Направление обхода контура, а следовательно, и направление вектора нормали, задает знак ЭДС и силы тока. Но изменение направления обхода меняет знаки на противоположные. Поэтому выбранное однажды направление обхода контура (например, так, как советует С. В. Громов) нельзя произвольно менять по ходу решения задачи, анализируя длящийся во времени процесс.

Источник

В однородном магнитном поле индукция которого

Медный прямой проводник расположен в однородном магнитном поле, модуль вектора магнитной индукции которого равен 20 мТл. Силовые линии магнитного поля направлены перпендикулярно проводнику. К концам проводника приложено напряжение 3,4 В. Определите площадь поперечного сечения проводника, если сила Ампера, действующая на него, равна 6 Н. Удельное сопротивление меди равно 1,7·10 –8 Ом·м. Ответ приведите в квадратных миллиметрах.

Сила тока в проводнике по закону Ома равна Сопротивление проводника можно вычислить как произведение удельного сопротивления на длину проводника, делёное на его площадь сечения:

Сила Ампера для проводника с током, расположенного перпендикулярно линия магнитного поля, вычисляется по формуле:

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

В однородном магнитном поле индукция которого

Горизонтальный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,5 Тл. Скорость проводника горизонтальна и перпендикулярна проводнику (см. рисунок). При начальной скорости проводника, равной нулю, проводник переместился на 1 м. ЭДС индукции на концах проводника в конце перемещения равна 2 В. Каково ускорение проводника?

ЭДС индукции в проводнике, движущемся в однородном магнитном поле:

Изменение магнитного потока за малое время : где площадь определяется произведением длины проводника на его перемещение за время т. е.

Следовательно, где — скорость движения проводника.

В конце пути длиной скорость проводника ( — ускорение), так что отсюда

Ответ:

Критерии оценки выполнения задания

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

2) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ (включая единицы измерения). При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

Представленное решение содержит п.1 полного решения, но и имеет один из следующих недостатков:

— в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка;

— необходимые математические преобразования и вычисления логически верны, не содержат ошибок, но не закончены;

— не представлены преобразования, приводящие к ответу, но записан правильный числовой ответ или ответ в общем виде;

— решение содержит ошибку в необходимых математических преобразованиях и не доведено до числового ответа.

Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев:

— представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа;

— в решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

— в ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла.

Источник

В однородном магнитном поле индукция которого

В однородном горизонтальном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл находится прямолинейный проводник, расположенный в горизонтальной плоскости перпендикулярно линиям индукции поля. Какой ток следует пропустить по проводнику, чтобы сила Ампера уравновесила силу тяжести? Масса единицы длины проводника 0,01 кг/м. Ответ приведите в амперах.

Рассмотрим силы, действующие на проводник длиной сила Ампера равна сила тяжести — Приравнивая эти силы, находим необходимую величину силы тока

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
2

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

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

Источник

В однородном магнитном поле индукция которого

На рисунке изображен длинный цилиндрический проводник, по которому протекает электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен (вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор магнитной индукции поля этого тока в точке C? Ответ запишите словом (словами).

Согласно правилу правой руки: «Если отведенный в сторону большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата провода четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции». Мысленно проделав указанные действия, получаем, что в точке C вектор магнитной индукции направлен от нас перпендикулярно плоскости чертежа.

По правилу буравчика: «Если направление поступательного движения буравчика (винта) совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции поля, создаваемого этим током». Мысленно провернув соответствующим образом буравчик, получаем, что в точке C вектор индукции магнитного поля направлен от нас перпендикулярно плоскости чертежа.

Ответ: от наблюдателя.

На рисунке изображен проводник, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Как направлен (вниз, вверх, влево, вправо) вектор индукции магнитного поля в точке А? Ответ запишите словом.

По правилу правой руки: «Если обхватить ладонью правой руки проводник так, чтобы отставленный большой палец был направлен вдоль тока, то оставшиеся четыре пальца укажут направление линий магнитного поля вокруг проводника». Мысленно проделав указанные действия, получаем, что в точке вектор индукции магнитного поля направлен вправо.

По правилу буравчика: «Если направление поступательного движения буравчика (винта) совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции поля, создаваемого этим током». Мысленно провернув соответствующим образом буравчик, получаем, что в точке A вектор индукции магнитного поля направлен вправо.

На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в вертикальной плоскости. Как направлен (вправо, влево, вверх, вниз) вектор индукции магнитного поля тока? Ответ запишите словом.

По правилу правой руки: «Если обхватить соленоид (виток с током) ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида (витка с током)». Мысленно проделав указанные действия, получаем, что в центре витка вектор индукции магнитного поля направлен горизонтально вправо.

По правилу буравчика: «Если вращать ручку буравчика (винт) в направлении тока в витке, то направление поступательного движения буравчика (винта) совпадает с направлением вектора магнитной индукции в центре витка». Мысленно провернув соответствующим образом буравчик, получаем, что в центре витка вектор индукции магнитного поля направлен вправо.

На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в плоскости чертежа. Как направлен (влево, вправо, к наблюдателю, от наблюдателя вектор индукции магнитного поля тока в центре кольца?

По правилу правой руки: «Если обхватить соленойд (виток с током) ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида (витка с током)». Мысленно проделав указанные действия, получаем, что в центре витка вектор индукции магнитного поля направлен от нас перпендикулярно плоскости чертежа.

По правилу буравчика: «Если вращать ручку буравчика (винт) в направлении тока в витке, то направление поступательного движения буравчика (винта) совпадает с направлением вектора магнитной индукции в центре витка ». Мысленно провернув соответствующим образом буравчик, получаем, что в центре витка вектор индукции магнитного поля направлен от нас перпендикулярно плоскости чертежа.

Ответ: от наблюдателя.

К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке. В центре кольца направление индукции магнитного поля, создаваемого кольцом, правильно показано стрелкой

При поднесении магнита к замкнутому контуру за счет явления электромагнитной индукции в нем возникает индукционный ток, который и создает магнитное поле алюминиевого кольца. При этом, согласно правилу Ленца, индукционный ток направлен таким образом, чтобы препятствовать изменению магнитного потока через кольцо. Силовые линии магнитного поля магнита выходят из северного полюса и входят в южный. Следовательно, поле от магнита в центре кольца направлено налево, значит, поле самого кольца будет направлено направо.

Электрон, двигаясь со скоростью направленной вдоль оси влетает в область однородного магнитного поля с индукцией лежащей в горизонтальной плоскости (на рисунке эта плоскость показана тонировкой). Правильное направление силы Лоренца, действующей на электрон, изображено вектором под номером

Сила Лоренца всегда перпендикулярна направлениям векторов скорости и индукции магнитного поля. Направление силы Лоренца определяется при помощи правила левой руки. По правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд». Для отрицательного заряда сила будет иметь противоположное направление. Мысленно проделав данные действия, получаем, что для электрона сила Лоренца будет иметь направление, указанное стрелкой 3.

Правильный ответ указан под номером 3.

Если расположить 4 пальца по направлению движения заряженной частицы, а ладонь так, чтобы магнитное поле входило в нее, то палец большой отогнется вверх, а не вниз.

Палец, действительно, укажет направление вверх. Но правило правой руки, также как и правило буравчика, для силы Лоренца определено для положительной частицы, а для отрицательной частицы направление силы противоположно.

На непроводящей горизонтальной поверхности стола проводящая жёсткая рамка массой m из однородной тонкой проволоки, согнутая в виде квадрата ACDE со стороной (см.&nbspрисунок). Рамка находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен сторонам АЕ и CD и равен по модулю В. По рамке против часовой стрелки протекает ток I. При каком значении массы рамки она начнёт поворачиваться вокруг стороны CD?

Для того чтобы рамка начала поворачиваться вокруг оси CD, вращательный момент сил, действующих на рамку и направленных вверх, должен быть не меньше суммарного момента сил, направленных вниз.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера Если направление тока и магнитного поля параллельны, то сила Ампера не действует. В данном случае на сторону АЕ действует сила Ампера которая по правилу буравчика направлена вверх (на рисунке — на нас). На каждую из сторон действует сила тяжести т. к. масса всего квадрата равна

Запишем условие моментов: где и — плечи сил относительно оси CD.

Отсюда находим максимальную массу, при которой рамка будет поворачиваться,

Ответ:

а почему не учитывают силу Ампера, действующую на сторону CD?

Момент этой силы относительно оси CD равен нулю.

На непроводящей горизонтальной поверхности стола проводящая жёсткая рамка массой m из однородной тонкой проволоки, согнутая в виде квадрата ACDE со стороной (см.&nbspрисунок). Рамка находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен сторонам АЕ и CD и равен по модулю В. По рамке течёт ток в направлении, указанном стрелками (см.&nbspрисунок). При какой минимальной силе тока рамка начнет поворачиваться вокруг стороны CD?

Для того, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг оси CD, вращательный момент сил, действующих на рамку и направленных вверх, должен быть не меньше суммарного момента сил, направленных вниз.

Запишем условие моментов: где и — плечи сил относительно оси CD.

Отсюда находим минимальную силу тока

Ответ:

На рисунке изображены три тонких прямых провода с электрическим током. Провод 2 расположен перпендикулярно плоскости рисунка, а провода 1 и 3 лежат в плоскости рисунка. Направления протекания токов по проводам 1 и 3 указаны стрелками, а по проводу 2 ток течёт к наблюдателю. Силы токов в проводах одинаковые.

Определите, как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор индукции магнитного поля в точке О. Ответ запишите словом (словами).

Применим правило правой руки и найдем направление векторов магнитной индукции, созданными каждым током в точке О: для первого — от наблюдателя, для второго – вверх, для третьего — к наблюдателю. Учитывая, что токи равные, расстояния до точки О равные, по принципу суперпозиции полей вектор магнитной индукции, равный сумме векторов, направлен вверх.

На рисунке изображены три тонких прямых провода с электрическим током. Провода 1 и 2 расположены перпендикулярно плоскости рисунка, а провод 3 лежит в плоскости рисунка. По проводам 1 и 2 ток течёт к наблюдателю, а направление протекания тока по проводу 3 указано стрелкой. Силы токов в проводах одинаковые.

Применим правило правой руки и найдем направление векторов магнитной индукции, созданными каждым током в точке О: для первого — вверх, для второго — вниз, для третьего — к наблюдателю. Учитывая, что токи равные, расстояния до точки О равные, по принципу суперпозиции полей вектор магнитной индукции, равный сумме векторов, направлен к наблюдателю.

Ответ: к наблюдателю.

Аналоги к заданию № 24102: 24155 25835 Все

В плоской электрической цепи квадратной формы со стороной схема которой изображена на рисунке, сопротивления резисторов равны и Цепь в некоторый момент помещают в однородное магнитное поле с вектором индукции, перпендикулярным плоскости цепи, модуль которого возрастает с течением времени по закону где Какая тепловая мощность будет выделяться в резисторе ? Сопротивлением проводников и индуктивностью цепи можно пренебречь.

При возрастании индукции магнитного поля и её потока через квадратный контур площадью в нём возникает ЭДС индукции, по модулю равная Эта ЭДС в соответствии с правилом Ленца направлена таким образом, что ток в цепи течёт по часовой стрелке и равняется

По закону Джоуля — Ленца в резисторе будет выделяться тепловая мощность

Ответ:

Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле в плоскости линий магнитной индукции так, как показано на рисунке. Направление тока в рамке показано стрелками. Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) сила Ампера, действующая на сторону CD рамки со стороны магнитного поля? Ответ запишите словом (словами).

По правилу левой руки сила Ампера направлена от наблюдателя.

Ответ: от наблюдателя.

В однородном магнитном поле с индукцией B, направленной вертикально вниз, равномерно вращается в горизонтальной плоскости против часовой стрелки положительно заряженный шарик массой m, подвешенный на нити длиной l (конический маятник). Угол отклонения нити от вертикали равен скорость движения шарика равна v. Найдите заряд шарика q.

1) На чертеже указаны силы, действующие на шарик.

2) II закон Ньютона в проекциях на оси:

3) Так как то выражение для заряда:

Ответ:

В однородном магнитном поле с индукцией B, направленной вертикально вниз, равномерно вращается в горизонтальной плоскости против часовой стрелки шарик, имеющий положительный заряд q. Шарик подвешен на нити длиной l (конический маятник). Угол отклонения нити от вертикали равен скорость движения шарика равна v. Найдите массу шарика m.

1) На чертеже указаны силы, действующие на шарик.

2) II закон Ньютона в проекциях на оси:

3) Так как то выражение для массы:

Ответ:

В однородном магнитном поле с индукцией направленной вертикально вниз, равномерно вращается в горизонтальной плоскости против часовой стрелки положительно заряженный шарик массой подвешенный на нити длиной (конический маятник). Угол отклонения нити от вертикали равен α, скорость движения шарика равна Найдите заряд шарика.

1) На чертеже указаны силы, действующие на шарик.

2) II закон Ньютона в проекциях на оси:

3) Так как то выражение заряда:

Ответ:

На шероховатом непроводящем диске, расположенном в горизонтальной плоскости, лежит точечное тело, находящееся на расстоянии ) от центра диска, и несущее заряд Диск равномерно вращается вокруг своей оси против часовой стрелки (если смотреть сверху), совершая оборота в секунду. Коэффициент трения между телом и поверхностью диска равен Какой должна быть минимальная масса тела для того, чтобы в однородном магнитном поле с индукцией направленном вертикально вверх, тело не скользило по поверхности диска?

Пусть масса тела такова, что вот-вот может начаться проскальзывание. При этом на тело действуют: сила реакции диска сила тяжести направленная к оси вращения сила сухого трения, модуль которой равен и сила Лоренца, модуль которой равен а направление определяется согласно правилу левой руки (см. рисунок).

Тело совершает равномерное движение по окружности, т. е. обладает центростремительным ускорением Линейную скорость тела \upsilon определим из кинематических соотношений для движения тела по окружности:

Согласно второму закону Ньютона, имеем: в проекции на горизонтальную ось, направленную вдоль радиуса к центру окружности,; и в проекции на ось, направленную вертикально вверх, Отсюда находим, что