Электромагнитная индукция
1) При каком коэффициенте трения стержня о рельсы он будет двигаться равномерно и в прямой линии, если расстояние между
1) При каком коэффициенте трения стержня о рельсы он будет двигаться равномерно и в прямой линии, если расстояние между рельсами составляет 50 см, ток в стержне равен 5 ампер, а магнитное поле от эквивалентно перпендикулярно и направлено к рельсам и стержню? Масса стержня составляет 125 грамм.
2) С каким ускорением будет двигаться стержень, если ток в нём будет увеличен вдвое, при условии, что он лежит на двух горизонтальных рельсах с расстоянием в 50 см, а магнитное поле однородно и имеет индукцию в 50 миллитеслах, направленную перпендикулярно рельсам и стержню? Масса стержня составляет 125 грамм.
2) С каким ускорением будет двигаться стержень, если ток в нём будет увеличен вдвое, при условии, что он лежит на двух горизонтальных рельсах с расстоянием в 50 см, а магнитное поле однородно и имеет индукцию в 50 миллитеслах, направленную перпендикулярно рельсам и стержню? Масса стержня составляет 125 грамм.
21.12.2023 11:40
Написать свой ответ:
Разъяснение:
1) Для определения коэффициента трения стержня о рельсы, при котором он будет двигаться равномерно и прямолинейно, мы должны использовать закон Лоренца. Этот закон описывает силу, действующую на проводник с током в магнитном поле. В данном случае, сила трения должна быть равна силе Лоренца. Формула для расчета силы трения выглядит следующим образом:
Fтр = μ * N,
где Fтр - сила трения, μ - коэффициент трения, N - нормальная сила.
Нормальная сила определяется как масса стержня умноженная на ускорение свободного падения:
N = m * g,
где m - масса стержня, g - ускорение свободного падения.
Тогда, приравнивая силу трения к силе Лоренца, получаем:
μ * m * g = B * I * l,
где B - индукция магнитного поля, I - ток в стержне, l - расстояние между рельсами.
Решая данное уравнение относительно μ, получаем:
μ = (B * I * l) / (m * g).
Подставляя значения в данную формулу, мы можем найти коэффициент трения.
2) Для расчета ускорения стержня, когда ток в нем удваивается, мы также можем использовать закон Лоренца и формулу для силы. В данном случае, сила Лоренца будет равна разнице сил, которые действуют на стержень:
F = Fлоренц - Fтр,
где F - сила действующая на стержень, Fлоренц - сила Лоренца, Fтр - сила трения.
Сила Лоренца можно вычислить следующим образом:
Fлоренц = B * I * l,
где B - индукция магнитного поля, I - ток в стержне, l - расстояние между рельсами.
Силу трения мы уже вычислили в предыдущем вопросе:
Fтр = μ * N.
Подставляя все значения в уравнение и деля на массу стержня, получаем ускорение:
a = (B * I * l - μ * m * g) / m.
Подставив заданные значения, мы можем рассчитать ускорение стержня.
Демонстрация:
1) Задача 1: При коэффициенте трения μ = 0,5, найдите значение силы трения.
Совет:
При решении задач по электромагнитной индукции, важно правильно применить формулы закона Лоренца и учесть все действующие силы, такие как сила трения. Внимательно следите за размерностями и единицами измерения при подстановке значений в формулы. Убедитесь, что понимаете физическое значение каждого термина в формуле и правильно его интерпретируете в контексте задачи.
Задание для закрепления:
1) При заданном коэффициенте трения μ = 0,2, найдите силу трения стержня при заданных значениях массы, тока и расстояния между рельсами. (m = 150 г, I = 3 А, l = 60 см, g = 9,8 м/с², B = 0,5 Тл).