Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 14997
2021-03-08 
Замкнутый контур образован двумя вертикальными рейками, между нижними концами которых включен источник тока с ЭДС $\mathcal{E} = 60 мВ$ и внутренним сопротивлением $r = 1 мОм$, а верхние концы замкнуты перемычкой длиной $l = 10 см$ и массой $m = 10 г$. Контур находится в перпендикулярном его плоскости однородном магнитном поле с индукцией $B = 0,1 Тл$. Когда перемычку освобождают, она начинает опускаться. Пренебрегая сопротивлением реек и перемычки, а также трением, найдите установившуюся скорость перемычки.
Решение:
В начальный момент сила тока определяется только источником: $I_{0} = \frac{ \mathcal{E}}{r}$. Легко убедиться, что в этот момент величина силы Ампера $F_{A0} = I_{0}Bl = \frac{ \mathcal{E} Bl}{r} = 0,6 Н$ больше силы тяжести $mg = 0,1 Н$. В условии сказано, что перемычка после освобождения стала опускаться. Следовательно, источник включен таким образом, что сила Ампера в начальный момент направлена вниз (рис.а).
С увеличением скорости перемычки растет ЭДС индукции, направленная против тока (полная мощность магнитного поля равна нулю). Когда ЭДС индукции сравняется с ЭДС источника, а затем превысит ее, ток поменяет направление. В дальнейшем сила Ампера направлена вверх и возрастает до тех пор, пока не сравняется с силой тяжести (рис.б). На втором этапе движения (после смены направления тока) ЭДС индукции направлена по току, а ЭДС источника - против. Второй закон Ньютона и закон Ома для полной цепи имеют вид
$mg - IBl = 0, I = \frac{Bvl - \mathcal{E} }{r}$.
Отсюда получаем
$v = \frac{mgr}{B^{2}l^{2} } + \frac{ \mathcal{E} }{Bl} = 7 м/с$.
Замкнутый контур образован двумя вертикальными рейками, между нижними концами которых включен источник тока с ЭДС $\mathcal{E} = 60 мВ$ и внутренним сопротивлением $r = 1 мОм$, а верхние концы замкнуты перемычкой длиной $l = 10 см$ и массой $m = 10 г$. Контур находится в перпендикулярном его плоскости однородном магнитном поле с индукцией $B = 0,1 Тл$. Когда перемычку освобождают, она начинает опускаться. Пренебрегая сопротивлением реек и перемычки, а также трением, найдите установившуюся скорость перемычки.
Решение:
В начальный момент сила тока определяется только источником: $I_{0} = \frac{ \mathcal{E}}{r}$. Легко убедиться, что в этот момент величина силы Ампера $F_{A0} = I_{0}Bl = \frac{ \mathcal{E} Bl}{r} = 0,6 Н$ больше силы тяжести $mg = 0,1 Н$. В условии сказано, что перемычка после освобождения стала опускаться. Следовательно, источник включен таким образом, что сила Ампера в начальный момент направлена вниз (рис.а).
С увеличением скорости перемычки растет ЭДС индукции, направленная против тока (полная мощность магнитного поля равна нулю). Когда ЭДС индукции сравняется с ЭДС источника, а затем превысит ее, ток поменяет направление. В дальнейшем сила Ампера направлена вверх и возрастает до тех пор, пока не сравняется с силой тяжести (рис.б). На втором этапе движения (после смены направления тока) ЭДС индукции направлена по току, а ЭДС источника - против. Второй закон Ньютона и закон Ома для полной цепи имеют вид
$mg - IBl = 0, I = \frac{Bvl - \mathcal{E} }{r}$.
Отсюда получаем
$v = \frac{mgr}{B^{2}l^{2} } + \frac{ \mathcal{E} }{Bl} = 7 м/с$.
