Конденсатор и стержень
3/10По горизонтально расположенным двум параллельным рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением и замкнутым на конденсатор электроёмкостью \(C\) скользит поступательно и равномерно проводящий стержень. Скорость движения стержня \(v = 1\) м/с. Расстояние между рельсами \(l = 1\) м. Рельсы со стержнем находятся в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией \(B = 1\) Тл. При этом энергия электрического поля конденсатора через достаточно большой промежуток времени \(W = 60\) мкДж. Чему равна электроёмкость конденсатора? Рельсы закреплены на диэлектрической подложке.

▶Показать разборСкрыть разбор
РешениеПри движении стержня возникает ЭДС индукции за счёт изменения магнитного поля, вычисляемая по формуле: \(|\mathcal{E}| = Bvl\cos\alpha = Bvl\), где \(\alpha\) — угол между вектором магнитной индукции и нормалью, проведённой к плоскости, образованной длиной проводника и вектором скорости. Так как напряжение на конденсаторе \(U_C\) равно ЭДС индукции, то энергия электрического поля конденсатора \[W = \frac{CU_C^2}{2} = \frac{C|\mathcal{E}|^2}{2} = \frac{CB^2v^2l^2}{2}.\] Тогда электроёмкость конденсатора \[C = \frac{2W}{B^2v^2l^2} = \frac{2 \cdot 60 \cdot 10^{-6}}{1^2 \cdot 1^2 \cdot 1^2} = 120 \text{ мкФ}.\]
Похожие задачи
- ЭДС в рамках (A23) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Рамка во вращении (А20) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Рамка на границе поля (В4) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Рамка в поле (A20) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Стержень в магнитном поле (B4) ЕГЭ 2008, 11 кл.
- Стержень в магнитном поле (B4) ЕГЭ 2008, 11 кл.