.08 Электромагнитная индукция. Закон Фарадея
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На двух длинных гладких параллельных и горизонтально расположенных проводящих штангах лежит проводящая
перемычка массой 
. Расстояние между штангами равно 
. Через резистор сопротивлением 
и разомкнутый
ключ K к штангам подключена батарея с некоторой постоянной ЭДС (см. рисунок). Штанги расположены в области
однородного магнитного поля с вертикально направленной индукцией B. Пренебрегая внутренним сопротивлением
батареи, сопротивлением штанг и перемычки, определить ускорение перемычки сразу после замыкания ключа, если
известно, что после замыкания ключа максимальная установившаяся скорость, которую приобретает перемычка, равна
.
Источники:
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. На перемычки
будет действовать сила Ампера, направление которой можно определить по правилу левой руки, для этого 4 пальца направляем по
току, а ладонь направляем так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, значит, сила Ампера 
направлена
вправо.
Запишем второй закон Ньютона:
где 
– ускорение перемычки.
Спроецируем второй закон Ньютона на ось, совпадающую с осью движения перемычки:
при этом сила Ампера находится по формуле:
где 
– сила тока в контуре.
Сила тока в контуре равна:
где 
– ЭДС в контуре, 
– ЭДС индукции.
Вернемся ко второму закону Ньютона, в установившемся режиме (когда скорость постоянна), ускорение перемычки равно 0, тогда
из второго закона Ньютона:
При движении возникает ЭДС индукции, которая равна
где 
– скорость перемычки.
В установившемся режиме 
и
В начальный момент 
значит, сила тока в контуре:
и искомое ускорение:
| 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: определено направление индуционного тока, записан второй закон Ньютона, записана формула силы Ампера, записана формула возникающей ЭДС индукции, записан закон Ома, описан установившийся режим); | |
| 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!
