2018-11-04
Параллельные пластины площади $S$ с малым зазором $h$ между ними соединены перемычкой. Систему стали тянуть с постоянной силой $F$, направленной вправо. Магнитное поле между пластинами перпендикулярно плоскости рисунка не меняется и равно $B$. Суммарная масса пластин и перемычки $m$, их электрические сопротивления нулевые. Найдите напряжённость электрического поля, возникающего в зазоре через время $t$ от начала движения. Силой тяжести пренебречь.
Решение:
На систему действует сила $F$ и магнитная сила $IhB$, где $I$ ток в перемычке.
По 2-му закону Ньютона $m \frac{dv}{dt} = F - IhB$.
Поскольку $I = \frac{dq}{dt}$, то $mv = Ft - qhB$, где $q$ заряд нижней пластины.
При отсутствии сопротивления эдс $vBh$ равно напряжению на плоском конденсаторе, тогда $q = CvBh = \epsilon_{0} v BS$ ($C$ ёмкость системы).
С другой стороны напряжённость электрического поля $E = \frac{q}{ \epsilon_{0} S}$, откуда $E = vB, v = E/B$.
Из полученного ранее соотношения $mv = Ft - qhB$ получаем уравнение для $E (q = \epsilon_{0} ES): \frac{mE}{B} = Ft - S_{0}EBhS$
Окончательно $E = \frac{BFt}{m + S_{0}B^{2}hS}$.