Задачи › Сверхпроводники, сохранение потока

Парящий сверхпроводник

  1. Парящий сверхпроводник

    МОШ 1987/88, 10 кл.
    5/10

    Известно, что сверхпроводники выталкивают из себя не очень сильное магнитное поле; при этом внутри сверхпроводника магнитное поле равно нулю. Благодаря этому эффекту кусок сверхпроводника может парить в подвешенном состоянии в магнитном поле (такая демонстрация называется «гроб Магомета»).

    Положим на сверхпроводящий образец, парящий в магнитном поле, немагнитный грузик такой же массы. Во сколько раз нужно увеличить индукцию магнитного поля, чтобы образец с грузом парил на том же расстоянии от магнита, что и раньше?

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    В \(\sqrt2\) раз.

    Решение

    Магнитное поле внутри сверхпроводника равно нулю потому, что по его поверхности течёт ток, создающий собственное магнитное поле, которое и компенсирует внешнее магнитное поле \(B\). Сила этого тока \(I\), очевидно, должна быть пропорциональна индукции внешнего магнитного поля: \(I \sim B\). Согласно закону Ампера, сила \(F\) взаимодействия этого тока с внешним магнитным полем пропорциональна произведению \(I\) и \(B\), то есть \(F \sim B^2\). Эта сила и уравновешивает сверхпроводящий образец. Следовательно, для того, чтобы скомпенсировать удвоение веса образца, то есть увеличение силы \(F\) в два раза, нужно увеличить индукцию магнитного поля в \(\sqrt2\) раз.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи