.08 Электромагнитная индукция. Закон Фарадея
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
По длинным параллельным проводящим горизонтальным рельсам, находящимся на расстоянии 
друг от друга, может без трения
скользить, не теряя электрического контакта и оставаясь перпендикулярной рельсам, проводящая перемычка (на рисунке изображён
вид сверху). Рельсы соединены через резистор с сопротивлением 
и идеальную батарею с ЭДС 
. Сопротивлением остальных
участков цепи можно пренебречь. Система находится в вертикальном постоянном однородном магнитном поле с индукцией 
,
перпендикулярном плоскости рисунка. Если к перемычке приложить параллельно рельсам силу 
, то перемычка будет оставаться
неподвижной, а при вдвое большей силе (в том же направлении) через некоторое время устанавливается равномерное движение
перемычки со скоростью 
. Найдите величину и направление скорости 
. Считайте заданными 
, 
и
.
На перемычку действует сила Ампера, равная
где 
– сила тока в контуре.
По правилу левой руки определяем силу Ампера, для этого 4 пальца направляем по току, а ладонь направляем так, чтобы вектор
магнитной индукции входил в ладонь, значит, сила Ампера направлена влево. Сначала перемычку удерживают, так как в ней
протекает ток и возникает сила Ампера, старающаяся сдвинуть перемычку влево, следовательно, силу 
надо прикладывать
вправо. Запишем второй закон Ньютона:
где 
– ускорение перемычки.
Спроецируем второй закон Ньютона на горизонтальную ось:
При этом сила тока по закону Ома равна:
При движении проводника происходит изменение магнитного потока, значит, по правилу Ленца в контуре будет возникает
индукционный ток с таким направлением, чтобы препятствовать изменению магнитного потока контура, значит, направление
вектора 
(магнитное поле, создаваемое индукционным током) направлено противоположно вектору магнитной индукции
. Для определения тока в контуре воспользуемся правилом правой руки (буравчика), для этого направляем по
вектору 
большой палец, а 4 согнутых пальца покажут направление индукционного тока, в данном случае он
направлен по часовой стрелки. Так как ЭДС индукции и ЭДС источника сонаправлены, то новая сила тока в цепи
равна:
где 
– ЭДС индукции.
ЭДС индукции можно найти по формуле:
Значит
И возникает новая сила Ампера:
Запишем второй закон Ньютона для перемычки:
где 
– ускорение перемычки. Так как скорость у перемычки установившаяся, то 
. Спроецируем второй закон Ньютона
на горизонтальную ось:
Так как сила тока увеличивается в 2 раза, то ЭДС индукции должна направляться в ту же сторону, что и ЭДС источника, значит
Откуда искомая скорость:
| Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 3 |
| I) записаны положения теории и физические законы, | |
| закономерности, применение которых необходимо для решения | |
| задачи выбранным способом (в данном случае: второй закон Ньютона в векторной форме и в проекции на координатную ось, формула силы Ампера, закон Ома для замкнутой цепи, второе правило Кирхгофа, формула для ЭДС индукции в прямолинейном проводнике движущемся в магнитном поле); | |
| 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, | 2 |
| физические законы, закономерности, и проведены необходимые | |
| преобразования, но имеется один или несколько из следующих | |
| недостатков | |
|
| |
| Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
| объёме или отсутствуют. | |
|
И (ИЛИ)
| |
| В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, | |
| неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены | |
| в скобки, рамку и т.п.). | |
|
И (ИЛИ)
| |
| В необходимых математических преобразованиях или вычислениях | |
| допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не | |
| доведены до конца. | |
|
И (ИЛИ)
| |
| Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка | |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих | 1 |
| случаев. | |
| Представлены только положения и формулы, выражающие | |
| физические законы, применение которых необходимо для решения | |
| задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, | |
| направленных на решение задачи, и ответа. | |
|
ИЛИ
| |
| В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая | |
| для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), | |
| но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися | |
| формулами, направленные на решение задачи. | |
|
ИЛИ
| |
| В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи | |
| (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена | |
| ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с | |
| имеющимися формулами, направленные на решение задачи | |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
| критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
| Максимальный балл | 3 |
Специальные программы
Программа
лояльности v2.0
Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!
Крути рулетку
и выигрывай призы!
Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.
Бесплатное онлайн-обучение
Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.
Налоговые вычеты
Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».
Специальное предложение
для учителей
Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!
Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ
Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!
