Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 11255
2019-11-09 
По двум металлическим рейкам, лежащим в горизонтальной плоскости, может скользить металлический стержень АВ (рис.). По стержню протекает ток $I$, поддерживаемый аккумулятором. Система находится в однородном магнитном поле, направленном вертикально (т. е. перпендикулярно плоскости Чертежа).
Так как магнитное поле действует на стержень с силой $F$, то он будет двигаться вправо и сила $F$ будет совершать работу. Но эта сила складывается из сил Лоренца, действующих на электроны, движущиеся по проводнику АВ. А так как силы Лоренца не совершают работы, то ее не совершает и сила $F$. Разрешить противоречие.
Решение:
Сила, действующая на стержень со стороны магнитного поля, имеет направление, отличное от изображенного на рис. Если бы проводник АВ был неподвижен, то электроны двигались бы от В к А и сила $F$ была бы направлена так, как показано на этом рисунке. Но проводник АВ движется вправо, и, следовательно, электроны участвуют в двух движениях: по проводнику со скоростью $v$ и вместе с проводником со скоростью $v^{ \prime}$ (рис.). Следовательно, скорость электронов изображается вектором $\vec{u}$, и поскольку сила $F$ является силой Лоренца, то она направлена, как показано на рис. Так как эта сила перпендикулярна к скорости $\vec{u}$, то совершаемая ею работа равна нулю.
Однако, двигаясь вправо, стержень АВ может совершить некоторую работу (например, преодолевая трение о рейки, по которым он скользит). В связи с этим может возникнуть вопрос: за счет чего она совершается? Легко видеть, что работа совершается за счет энергии аккумулятора.
По двум металлическим рейкам, лежащим в горизонтальной плоскости, может скользить металлический стержень АВ (рис.). По стержню протекает ток $I$, поддерживаемый аккумулятором. Система находится в однородном магнитном поле, направленном вертикально (т. е. перпендикулярно плоскости Чертежа).
Так как магнитное поле действует на стержень с силой $F$, то он будет двигаться вправо и сила $F$ будет совершать работу. Но эта сила складывается из сил Лоренца, действующих на электроны, движущиеся по проводнику АВ. А так как силы Лоренца не совершают работы, то ее не совершает и сила $F$. Разрешить противоречие.
Решение:
Сила, действующая на стержень со стороны магнитного поля, имеет направление, отличное от изображенного на рис. Если бы проводник АВ был неподвижен, то электроны двигались бы от В к А и сила $F$ была бы направлена так, как показано на этом рисунке. Но проводник АВ движется вправо, и, следовательно, электроны участвуют в двух движениях: по проводнику со скоростью $v$ и вместе с проводником со скоростью $v^{ \prime}$ (рис.). Следовательно, скорость электронов изображается вектором $\vec{u}$, и поскольку сила $F$ является силой Лоренца, то она направлена, как показано на рис. Так как эта сила перпендикулярна к скорости $\vec{u}$, то совершаемая ею работа равна нулю.
Однако, двигаясь вправо, стержень АВ может совершить некоторую работу (например, преодолевая трение о рейки, по которым он скользит). В связи с этим может возникнуть вопрос: за счет чего она совершается? Легко видеть, что работа совершается за счет энергии аккумулятора.
