Кольцо в выключаемом поле
6/10Перпендикулярно плоскости непроводящего покоящегося кольца массы \(m\) с зарядом \(q\) включено магнитное поле индукции \(B\). Какую угловую скорость вращения приобретёт кольцо после выключения магнитного поля? (15 баллов)
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаВыключение поля меняет магнитный поток через кольцо: какое вихревое электрическое поле возникает на окружности кольца? Какое ускорение оно сообщает заряду \(q\)?
Ответ\(\omega = \dfrac{qB}{2m}\).
РешениеПри изменении потока \(\Phi = BS = B\pi R^2\) через плоскость кольца по его периметру возникает вихревое электрическое поле (закон Фарадея), напряжённость \(E\) которого, умноженная на длину окружности кольца, даёт модуль ЭДС индукции: \[\varepsilon = E\cdot 2\pi R = \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}.\] Таким образом, заряженное кольцо в этом поле испытывает силу и приобретает ускорение, которое можно определить из уравнения Ньютона: \[m\,\frac{\Delta V}{\Delta t} = F = Eq.\] С учётом закона Фарадея для приращения угловой скорости получим \[\Delta\omega = \Delta\left(\frac{V}{R}\right) = \frac{qB}{2m}.\]
Похожие задачи
- Виток, сложенный восьмёркой «Шаг в будущее» 2009/10, 11 кл.
- Рамка около провода с током Росатом 2018/19, 11 кл.
- Восьмёрка в магнитном поле «Шаг в будущее» 2021/22, 11 кл.
- Поток по ЭДС Савченко, №11.2.1
- Вихревое E вне цилиндра Савченко, №11.2.2
- Лампочка на кольце у соленоида Савченко, №11.2.3