Прямоугольный контур образованный двумя перемычками

Прямоугольный контур образованный двумя перемычками

Задание 26. Прямоугольный контур, образованный двумя рельсами и двумя перемычками, находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура (см. рисунок). Правая перемычка скользит по рельсам, сохраняя надёжный контакт с ними. Левая перемычка неподвижна. Известны величины: индукция магнитного поля В = 0,1 Тл; расстояние между рельсами l = 10 см; скорость движения правой перемычки v = 2 м/с; сила индукционного тока в контуре i = 10 мА. Каково сопротивление левой перемычки R? Сопротивлением рельсов и правой перемычки пренебречь.

Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС в контуре пропорциональна скорости изменения потока вектора магнитной индукции:

Величина тока в цепи, согласно закону Ома, равна:

,

Подставляем числовые значения, получаем сопротивление:

Ом

Источник

Прямоугольный контур образованный двумя перемычками

Прямоугольный контур, образованный двумя рельсами и двумя перемычками, находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура. Правая перемычка скользит по рельсам, сохраняя надежный контакт с ними. Известны величины: индукция магнитного поля В = 0,2 Тл, расстояние между рельсами l = 10 см, скорость движения перемычки v = 2 м/с. Каково сопротивление контура R, если сила индукционного тока в контуре 0,01 А? Ответ приведите в омах.

Согласно закону электромагнитной индукции, при изменении магнитного потока через замкнутый контур в нем возникает ЭДС индукции равная по величине Поскольку сопротивлением рельс можно пренебречь, для тока в контуре имеем где R — искомое сопротивление перемычки. Определим изменение магнитного потока за время Величина магнитного поля не изменяется, следовательно, магнитный поток через контур растет только за счет увеличения площади контура. Тогда за время перемычка сдвинется на а значит, поток увеличится на величину Скомбинировав все равенства, для сопротивления перемычки имеем

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Источник

Прямоугольный контур образованный двумя перемычками

Прямоугольный контур, образованный двумя рельсами и двумя перемычками, находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура. Правая перемычка скользит по рельсам, сохраняя надежный контакт с ними. Известны величины: индукция магнитного поля В = 0,2 Тл, расстояние между рельсами l = 10 см, скорость движения перемычки v = 2 м/с. Каково сопротивление контура R, если сила индукционного тока в контуре 0,01 А? Ответ приведите в омах.

Решение . Согласно закону электромагнитной индукции, при изменении магнитного потока через замкнутый контур в нем возникает ЭДС индукции равная по величине Поскольку сопротивлением рельс можно пренебречь, для тока в контуре имеем где R — искомое сопротивление перемычки. Определим изменение магнитного потока за время Величина магнитного поля не изменяется, следовательно, магнитный поток через контур растет только за счет увеличения площади контура. Тогда за время перемычка сдвинется на а значит, поток увеличится на величину Скомбинировав все равенства, для сопротивления перемычки имеем

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Источник

Прямоугольный контур образованный двумя перемычками

Прямоугольный контур, образованный двумя рельсами и двумя перемычками, находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура. Правая перемычка скользит по рельсам, сохраняя надежный контакт с ними. Известны величины: индукция магнитного поля В — 0,1 Тл, расстояние между рельсами l = 10 см, скорость движения перемычки v = 2 м/с, сопротивление контура R = 2 Ом. Какова сила индукционного тока в контуре? Ответ приведите в амперах.

Согласно закону электромагнитной индукции, при изменении магнитного потока через замкнутый контур в нем возникает ЭДС индукции равная по величине

Поскольку сопротивлением рельс можно пренебречь, для искомой тока в контуре имеем Определим изменение магнитного потока за время Величина магнитного поля не изменяется, следовательно, магнитный поток через контур растет только за счет увеличения площади контура. За время перемычка сдвинется на а значит, поток увеличится на величину Скомбинировав все равенства, для длины перемычки имеем

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Источник

Задание 25 ЕГЭ по физике

Молекулярная физика, термодинамика, электродинамика. Расчётная задача

Задание № 25 открывает вторую часть экзаменационной работы по физике, которая посвящена решению задач. Оно представляет собой расчетную задачу с кратким ответом. Тематика этого задания – термодинамика и электродинамика. В этом номере не требуется подробного решения, в бланк ответа необходимо внести только численный результат. Но, в отличие от заданий части № 1, решение потребует более глубоких знаний по вышеуказанным темам.

1. Кусок льда опустили в термос с водой. Начальная температура льда 0 °С, начальная температура воды 30 °С. Теплоёмкостью термоса можно пренебречь. При переходе к тепловому равновесию часть льда массой 210г растаяла. Чему равна исходная масса воды в термосе?

Подобные задачи, в которых происходит теплообмен между телами, необходимо решать, составляя уравнение теплового баланса. Для этого рассмотрим, какие изменения происходят с каждым телом, вступающим в теплообмен.

Q₁ – количество теплоты, необходимое для плавления льда массой m₁.

Q₂ – количество теплоты, отданное водой при охлаждении от 30 °С до 0 °С.

Составим уравнение теплового баланса:

подставим численные значения и проведем расчет.

Секрет решения. В задачах на теплообмен трудности возникают с момента прочтения и краткой записи условия. Особенно это касается расставления индексов для различных температур. Рационально поступить следующим образом: присваивать индексы 1, 2, 3 и т.д. согласно порядку перечисления температур в условии задачи. Затем необходимо расписать процессы, происходящие с каждым телом, вступающим в теплообмен. Если тело нагревается или охлаждается, то при использовании формулы Q = сm (t_кон – t_нач) на первом месте пишется конечная температура, на втором – начальная. Причем индексы для этих температур могут быть любые. Тогда при составлении уравнения теплового баланса, в котором сумма количеств теплоты равна нулю, с «+» получатся количества теплоты, которые поглощаются телами, а с «-» – количества теплоты, которые выделяются телами.

В некоторых случаях уравнение теплового баланса в общем виде может иметь громоздкий вид. Его решение с буквенными обозначениями представляется трудоемким. Поэтому на этом этапе рациональнее подставить численные значения и решить его относительно неизвестной величины.

2. Прямоугольный контур, образованный двумя рельсами и двумя перемычками, находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура. Правая перемычка скользит по рельсам, сохраняя надежный контакт с ними. Известны величины: индукция магнитного поля В = 0,1 Tл, расстояние между рельсами l = 10 см, скорость движения перемычки u = 2 м/c, сопротивление контура R = 2 Ом. Какова сила индукционного тока в контуре?

Ответ: ___________________________ мА.

Согласно закону электромагнитной индукции, на концах проводника, движущегося в магнитном поле, возникает ЭДС индукции.

Формула для расчета ЭДС индукции для этого случая имеет вид:

Так как вектор магнитной индукции перпендикулярен вектору скорости (см. рис), то Формула для расчета ЭДС принимает вид:

Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока в проводнике равна:

Проведем расчет для силы тока:

Секрет решения. Данная задача является комбинированной, т.е. в ней совмещены темы из разных разделов физики. Безусловно, электромагнитная индукция и постоянный электрический ток, темы близкие, но изучаются в школьном курсе физики в разное время. Здесь надо добиться понимания единой картины процессов, происходящих в электродинамике.

3. В двух идеальных колебательных контурах происходят незатухающие электромагнитные колебания. Максимальное значение заряда конденсатора во втором контуре равно 6 мкКл. Амплитуда колебаний силы тока в первом контуре в 2 раза меньше, а период его колебаний в 3 раза меньше, чем во втором контуре. Определите максимальное значение заряда конденсатора
в первом контуре.

Колебания электрического заряда в контуре можно представить в виде формулы:

Колебания электрического заряда в контуре можно представить в виде формулы:

Силу тока необходимо выразить как производную от заряда.

Таким образом, колебания силы тока в контуре выражаются уравнением:

Сравнивая с уравнением для тока в общем виде,

получим, что амплитуда силы тока равна:

Запишем полученное уравнение для двух случаев:

Разделим (3) на (2).

Отсюда выразим максимальное значение заряда конденсатора в первом контуре:

Подставим численные значения и проведем расчет:

Секрет решения. На первый взгляд, решение задачи выглядит очень сложным. Но здесь надо выделить ключевые моменты, которые не потребуют запоминания огромного числа формул.

1. Сила тока – это первая производная от заряда
2. Заряд может меняться c течением времени по законам: или В условии задачи об этом ничего не говорится, поэтому подойдет любая формула.

1. Надо уметь находить производную сложной функции.
2. Величина, стоящая перед функциями синус или косинус, является амплитудой физической величины.
3. Общие формулы для любых колебательных процессов и равномерного движения тела по окружности имеют вид:

Источник