Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 10609
2019-05-21 
В жидком гелии плавает диэлектрический шарик, который протыкает магнитная спица. Шарик проткнут по диаметру, центр спицы находится в центре шарика. Шарик и спица целиком погружены в гелий. На дюаровский сосуд с шариком намотана замкнутая сама на себя обмотка из сверхпроводящего металла. Вся эта система помещена в другой дюаровский сосуд, также наполненный жидким гелием. Первоначально в системе было постоянное магнитное поле, направленное вдоль оси сосудов. Ориентирована ли при этом спица вдоль оси? Будет ли шарик совершать колебания после выключения внешнего магнитного поля?
Решение:
В первоначальном внешнем магнитном поле спица ориентирована вдоль результирующего поля, получающегося при сложении поля, создаваемого магнитом, и поля Земли. Если поле магнита по величине намного больше земного, то спица будет почти параллельна оси системы. После выключения магнита, создающего внешнее поле, в намотанной на внутренний сосуд обмотке появляется ЭДС индукции, которая «заставляет» течь по обмотке индукционный ток. В обычном металле этот ток быстро затухает, так как металл имеет сопротивление. Для рассматриваемого случая это не так - у нас сверхпроводящая обмотка, и пока металл находится при достаточно низкой температуре, сопротивление обмотки равно нулю. Незатухающий ток создает точно такое же магнитное поле, какое было раньше. Поэтому шарик колебаться не будет (сравните это с задачей 10608).
Такую же задачу можно рассмотреть и для случая, когда шарик сделан из металла. Проанализируйте сами случаи, когда сам шарик сверхпроводящий и несверхпроводящий. Учтите еще, что в зависимости от того, из какого материала сделана магнитная спица, она может обладать разным остаточным намагничиванием. Как это скажется на поведении системы после выключения внешнего магнитного поля? Еще один интересный вопрос таков. Пусть сам шарик сверхпроводящий, а обмотки на внутреннем сосуде нет. Будет ли шарик колебаться после выключения внешнего магнита в этом случае?
В жидком гелии плавает диэлектрический шарик, который протыкает магнитная спица. Шарик проткнут по диаметру, центр спицы находится в центре шарика. Шарик и спица целиком погружены в гелий. На дюаровский сосуд с шариком намотана замкнутая сама на себя обмотка из сверхпроводящего металла. Вся эта система помещена в другой дюаровский сосуд, также наполненный жидким гелием. Первоначально в системе было постоянное магнитное поле, направленное вдоль оси сосудов. Ориентирована ли при этом спица вдоль оси? Будет ли шарик совершать колебания после выключения внешнего магнитного поля?
Решение:
В первоначальном внешнем магнитном поле спица ориентирована вдоль результирующего поля, получающегося при сложении поля, создаваемого магнитом, и поля Земли. Если поле магнита по величине намного больше земного, то спица будет почти параллельна оси системы. После выключения магнита, создающего внешнее поле, в намотанной на внутренний сосуд обмотке появляется ЭДС индукции, которая «заставляет» течь по обмотке индукционный ток. В обычном металле этот ток быстро затухает, так как металл имеет сопротивление. Для рассматриваемого случая это не так - у нас сверхпроводящая обмотка, и пока металл находится при достаточно низкой температуре, сопротивление обмотки равно нулю. Незатухающий ток создает точно такое же магнитное поле, какое было раньше. Поэтому шарик колебаться не будет (сравните это с задачей 10608).
Такую же задачу можно рассмотреть и для случая, когда шарик сделан из металла. Проанализируйте сами случаи, когда сам шарик сверхпроводящий и несверхпроводящий. Учтите еще, что в зависимости от того, из какого материала сделана магнитная спица, она может обладать разным остаточным намагничиванием. Как это скажется на поведении системы после выключения внешнего магнитного поля? Еще один интересный вопрос таков. Пусть сам шарик сверхпроводящий, а обмотки на внутреннем сосуде нет. Будет ли шарик колебаться после выключения внешнего магнита в этом случае?
