Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 6501
2018-03-03 
Магнит падает с потолка вдоль оси медного кольца, лежащего на полу. Пусть падающий магнит фотографируется. Тогда какое различие (если такое будет) следует отметить в снимках, если: а) кольцо находится при комнатной температуре и б) если оно уложено в сухой лед?
Решение:
В выражение баланса энергии системы магнит—кольцо будут входить следующие величины: 1) механическая тормозящая работа $A$ пондеромоторных сил магнитного поля; 2) выделение джоулева тепла $Q$ в системе и 3) энергия магнитного взаимодействия токов $\Delta W$, молекулярных в магните и индукционных токов проводимости в кольце, осуществляемого через посредство их магнитных полей. Последний из возможных факторов, обусловливающих баланс энергии в системе, а именно работа сторонних сил здесь отсутствует. Тогда выражение баланса энергии примет вид:
$\Delta W = A + Q$.
Изменение энергии магнитного взаимодействия токов в обоих предлагаемых случаях будет постоянным. Энергия эта лишь различным образом распределится между большим или меньшим торможением движения магнита и большим или меньшим эффектом нагревания системы.
В случае б кольцо уложено в сухой лед и количество теплоты, полученное им при индукционном нагреве, будет расходоваться на плавление льда при неизменной температуре.
В случае а вследствие ничтожной теплоемкости воздуха передача ему кольцом теплоты будет ничтожна, и температура кольца будет заметно повышаться. Поэтому доля энергии, приходящаяся на выделение джоулева тепла $Q$ в случае б, будет меньше, чем в случае а. Тормозящая же работа сил магнитного поля в случае б будет больше, чем в случае а, и изображение падающего магнита на пленке в случае б будет резче, чем при более быстром падении в случае а.
Магнит падает с потолка вдоль оси медного кольца, лежащего на полу. Пусть падающий магнит фотографируется. Тогда какое различие (если такое будет) следует отметить в снимках, если: а) кольцо находится при комнатной температуре и б) если оно уложено в сухой лед?
Решение:
В выражение баланса энергии системы магнит—кольцо будут входить следующие величины: 1) механическая тормозящая работа $A$ пондеромоторных сил магнитного поля; 2) выделение джоулева тепла $Q$ в системе и 3) энергия магнитного взаимодействия токов $\Delta W$, молекулярных в магните и индукционных токов проводимости в кольце, осуществляемого через посредство их магнитных полей. Последний из возможных факторов, обусловливающих баланс энергии в системе, а именно работа сторонних сил здесь отсутствует. Тогда выражение баланса энергии примет вид:
$\Delta W = A + Q$.
Изменение энергии магнитного взаимодействия токов в обоих предлагаемых случаях будет постоянным. Энергия эта лишь различным образом распределится между большим или меньшим торможением движения магнита и большим или меньшим эффектом нагревания системы.
В случае б кольцо уложено в сухой лед и количество теплоты, полученное им при индукционном нагреве, будет расходоваться на плавление льда при неизменной температуре.
В случае а вследствие ничтожной теплоемкости воздуха передача ему кольцом теплоты будет ничтожна, и температура кольца будет заметно повышаться. Поэтому доля энергии, приходящаяся на выделение джоулева тепла $Q$ в случае б, будет меньше, чем в случае а. Тормозящая же работа сил магнитного поля в случае б будет больше, чем в случае а, и изображение падающего магнита на пленке в случае б будет резче, чем при более быстром падении в случае а.
