Задачи › ЭДС движения: рельсы, перемычки, рамки

Рамка в поле магнита

  1. Рамка в поле магнита

    ЕГЭ 2014, 11 кл.
    4/10

    Квадратную рамку из медной проволоки со стороной \(b = 5\) см перемещают вдоль оси \(Ox\) по гладкой горизонтальной поверхности с постоянной скоростью \(\upsilon = 1\) м/с. Начальное положение рамки изображено на рисунке. За время движения рамка успевает полностью пройти между полюсами магнита. Индукционные токи, возникающие в рамке, оказывают тормозящее действие, поэтому для поддержания постоянной скорости движения к ней прикладывают внешнюю силу \(F\), направленную вдоль оси \(Ox\). Чему равно сопротивление проволоки рамки, если суммарная работа внешней силы за время движения \(A = 2{,}5\cdot10^{-3}\) Дж? Ширина полюсов магнита \(d = 20\) см, магнитное поле имеет резкую границу, однородно между полюсами, а его индукция \(B = 1\) Тл.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(R = 0{,}1\) Ом.

    Решение

    1. При пересечении рамкой границы области поля со скоростью \(\upsilon\) изменяющийся магнитный поток создаёт ЭДС индукции \(\mathcal{E}_{\text{инд}} = \left|\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\right| = \upsilon B b\). Сила тока в это время \(I = \dfrac{\mathcal{E}_{\text{инд}}}{R} = \dfrac{\upsilon B b}{R}\). При этом возникает тормозящая сила Ампера \(F_A = IBb = \dfrac{\upsilon (Bb)^2}{R}\), равная по модулю внешней силе: \(F = F_A\).

    2. Ток течёт в рамке только во время изменения магнитного потока, т.е. при входе в пространство между полюсами и при выходе. За это время рамка перемещается на расстояние \(x = 2b\), а приложенная внешняя сила совершает работу \(A = F\cdot x = 2Fb\).

    3. Для сопротивления получим: \(R = 2\upsilon\dfrac{B^2b^3}{A} = 2\cdot1\cdot\dfrac{1\cdot125\cdot10^{-6}}{2{,}5\cdot10^{-3}} = 0{,}1\) Ом.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи