Заряд и электромагнитная сила
Каков заряд (в мкл) у положительно заряженного грузика массой 2 г, подвешенного на нити длиной 10 см в горизонтальном
Каков заряд (в мкл) у положительно заряженного грузика массой 2 г, подвешенного на нити длиной 10 см в горизонтальном магнитном поле с индукцией 0,5 тл? Если нить с грузиком отклоняется до горизонтального положения в плоскости, перпендикулярной полю, и затем отпускается, то какой будет заряд грузика, если сила натяжения нити в нижней точке равна 51,8 мн (где g = 9,8 м/с²)?
28.11.2023 09:18
Написать свой ответ:
Инструкция: В этой задаче нам даны масса грузика, длина нити и индукция магнитного поля. Мы должны найти заряд грузика в обоих случаях: когда грузик подвешен и когда он отпущен.
1. Когда грузик подвешен:
Для начала, мы можем найти силу тяжести, действующую на грузик, используя формулу F = m * g, где m - масса грузика и g - ускорение свободного падения. Подставляя значения, получаем F = 2 * 9,8 = 19,6 Н.
В тоже время, электромагнитная сила Fm, действующая на заряженный грузик, равна Fm = q * v * B, где q - заряд грузика, v - скорость грузика и B - индукция магнитного поля. Так как грузик находится в покое и не двигается по горизонтали, то v = 0, и сила Fm = 0. Сила тяжести уравновешивается силой Fm, поэтому F = Fm:
19,6 = q * 0 * 0,5.
Мы видим, что q будет равен нулю.
Поэтому, заряд грузика при подвешивании равен нулю.
2. Когда грузик отпущен:
Для решения этой части, мы можем использовать уравнение натяжения нити:
T = m * g + q * v * B,
где T - сила натяжения нити.
В нижней точке траектории движения, сила натяжения нити будет равна силе тяжести грузика.
Подставляя значения, получаем:
51,8 * 10^(-3) = 2 * 9,8 + q * v * 0,5.
Решая это уравнение, находим значение заряда q.
Дополнительный материал:
Задача: Каков заряд (в мкл) у положительно заряженного грузика массой 3 г, подвешенного на нити длиной 15 см в горизонтальном магнитном поле с индукцией 0,8 тл?
Совет: Чтобы лучше понять эту задачу, вам может помочь вспомнить, что электромагнитная сила действует только на движущиеся заряды. В случае подвешенного грузика, он находится в покое, поэтому электромагнитная сила равна нулю. В случае отпущенного грузика, сила натяжения нити в нижней точке будет равна силе тяжести, плюс электромагнитная сила. Используйте соответствующие формулы и подставляйте значения, чтобы решить задачу.
Дополнительное задание:
В горизонтальном магнитном поле с индукцией 0,6 тл подвешен положительно заряженный грузик массой 4 г на нити длиной 12 см. Каков будет заряд грузика, если нить с грузиком отклоняется до горизонтального положения в плоскости, перпендикулярной полю, и затем отпускается, и сила натяжения нити в нижней точке равна 45,6 мн? (Где g = 9,8 м/с²)