Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 10608
2019-05-21 
Тонкая длинная, магнитная стрелка протыкает по диаметру маленький деревянный шарик, который плавает в цилиндрическом стакане с водой так, что вода полностью закрывает и шар, и стрелку. Центр стрелки находится в центре шара. Стакан стоит на столе, на него намотано несколько витков медной проволоки, присоединенной через большое сопротивление к батарейке. Ключ К замыкают и размыкают. Опишите поведение шара со стрелкой (рис.). Как изменится их поведение, если изменять величину сопротивления $R$?
Решение:
Очевидно, что сила тяжести системы шар+стрелка уравновешена силой Архимеда. До включения тока в цепи на стрелку действует магнитное поле Земли, и она ориентирована вдоль магнитного меридиана. После включения тока появилось дополнительное магнитное поле тока, направленное вдоль оси стакана. Направление магнитного поля тока не совпадает с направлением земного поля, поэтому стрелка должна занять новое положение равновесия. Процесс ее установления вдоль направления суммарного магнитного поля будет носить колебательный характер. После выключения тока стрелка должна будет вернуться в конце концов в исходное положение равновесия. Процесс такого возвращения также будет носить колебательный характер. Затухание колебаний обусловлено вязкостью жидкости. Изменение сопротивления R должно приводить к изменению угла отклонения стрелки от первоначального направления. Попробуйте сами оценить период колебаний шарика, считая максимальный угол отклонения стрелки малым. Зависит ли период колебаний от величины сопротивления $R$. В приведенных рассуждениях мы молчаливо предполагали, что стрелка сделана из «мягкого» магнитного материала, другими словами, что отсутствует остаточное намагничивание. Опишите поведение шара со стрелкой в том случае, если остаточное намагничивание есть.
Тонкая длинная, магнитная стрелка протыкает по диаметру маленький деревянный шарик, который плавает в цилиндрическом стакане с водой так, что вода полностью закрывает и шар, и стрелку. Центр стрелки находится в центре шара. Стакан стоит на столе, на него намотано несколько витков медной проволоки, присоединенной через большое сопротивление к батарейке. Ключ К замыкают и размыкают. Опишите поведение шара со стрелкой (рис.). Как изменится их поведение, если изменять величину сопротивления $R$?
Решение:
Очевидно, что сила тяжести системы шар+стрелка уравновешена силой Архимеда. До включения тока в цепи на стрелку действует магнитное поле Земли, и она ориентирована вдоль магнитного меридиана. После включения тока появилось дополнительное магнитное поле тока, направленное вдоль оси стакана. Направление магнитного поля тока не совпадает с направлением земного поля, поэтому стрелка должна занять новое положение равновесия. Процесс ее установления вдоль направления суммарного магнитного поля будет носить колебательный характер. После выключения тока стрелка должна будет вернуться в конце концов в исходное положение равновесия. Процесс такого возвращения также будет носить колебательный характер. Затухание колебаний обусловлено вязкостью жидкости. Изменение сопротивления R должно приводить к изменению угла отклонения стрелки от первоначального направления. Попробуйте сами оценить период колебаний шарика, считая максимальный угол отклонения стрелки малым. Зависит ли период колебаний от величины сопротивления $R$. В приведенных рассуждениях мы молчаливо предполагали, что стрелка сделана из «мягкого» магнитного материала, другими словами, что отсутствует остаточное намагничивание. Опишите поведение шара со стрелкой в том случае, если остаточное намагничивание есть.
