Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 14995
2021-03-08 
По П-образной рамке, помещенной в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рамки, движется без трения с постоянной скоростью $v = 2 м/с$ перемычка, сопротивление которой $R = 2 Ом$. К перемычке приложена сила $F = 4Н$. Найдите силу тока в перемычке. Сопротивлением рамки пренебречь. Силу тяжести не учитывать.
Решение:
На перемычку, кроме внешней силы $F$, действует сила Ампера $F_{A}$, направленная против движения. Это можно проверить в лоб, найдя направление силы Лоренца в перемычке и тем самым направление силы тока (сделайте это), мы же приведем энергетический аргумент. Поскольку работа магнитного поля в качестве ЭДС контура положительна (других ЭДС нет), то механическая работа магнитного поля отрицательна (еще раз напомним, что полная работа сил Лоренца равна нулю). Значит, сила Ампера направлена против движения.
Второй закон Ньютона для перемычки имеет вид
$F - F_{A} = 0$,
где
$F_{A} = IBl, I = \frac{ \mathcal{E}_{инд} }{R} = \frac{Bvl}{R}$.
Исключая лишние переменные, получаем
$I^{2}R = Fv$, и $I = \sqrt{ \frac{Fv}{R} } = 2 A$.
Обратите внимание на то, что написанное слева соотношение имеет простой энергетический смысл и, подумав немного, его можно было бы написать сразу. Тепловая мощность тока равна мощности сторонних сил (сил Лоренца), а та, в свою очередь, равна мощности силы Ампера (с противоположным знаком), которая равна мощности внешней силы $F$. Иными словами, магнитное поле, не совершая работу, позволяет осуществить преобразование механической работы в работу электрического тока.
По П-образной рамке, помещенной в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рамки, движется без трения с постоянной скоростью $v = 2 м/с$ перемычка, сопротивление которой $R = 2 Ом$. К перемычке приложена сила $F = 4Н$. Найдите силу тока в перемычке. Сопротивлением рамки пренебречь. Силу тяжести не учитывать.
Решение:
На перемычку, кроме внешней силы $F$, действует сила Ампера $F_{A}$, направленная против движения. Это можно проверить в лоб, найдя направление силы Лоренца в перемычке и тем самым направление силы тока (сделайте это), мы же приведем энергетический аргумент. Поскольку работа магнитного поля в качестве ЭДС контура положительна (других ЭДС нет), то механическая работа магнитного поля отрицательна (еще раз напомним, что полная работа сил Лоренца равна нулю). Значит, сила Ампера направлена против движения.
Второй закон Ньютона для перемычки имеет вид
$F - F_{A} = 0$,
где
$F_{A} = IBl, I = \frac{ \mathcal{E}_{инд} }{R} = \frac{Bvl}{R}$.
Исключая лишние переменные, получаем
$I^{2}R = Fv$, и $I = \sqrt{ \frac{Fv}{R} } = 2 A$.
Обратите внимание на то, что написанное слева соотношение имеет простой энергетический смысл и, подумав немного, его можно было бы написать сразу. Тепловая мощность тока равна мощности сторонних сил (сил Лоренца), а та, в свою очередь, равна мощности силы Ампера (с противоположным знаком), которая равна мощности внешней силы $F$. Иными словами, магнитное поле, не совершая работу, позволяет осуществить преобразование механической работы в работу электрического тока.
