|
|
|
§ 4. Проводники и заряженные частицы в магнитном поле
Проводник с током в магнитном поле (окончание)Металлический стержень на проводящих направляющих2. На горизонтальных металлических рельсах, находящихся в вертикальном однородном магнитом поле, лежит металлический стержень прямоугольного сечения (рис. 4.2). Расстояние между рельсами равно l, масса стержня m, сила тока в стержне равна l. Когда модуль магнитной индукции равен В0, стержень движется с ускорением, равным по модулю а, причём его скорость увеличивается.
а) В какую сторону движется стержень? б) Чему равен коэффициент трения между стержнем и рельсами? Подсказка. Воспользуйтесь выражением для силы Ампера и вторым законом Ньютона. в) При каких значениях модуля магнитной индукции стержень не сдвинулся бы с места, если бы в начальный момент он покоился? Подсказка. Стержень сдвинется с места, когда сила Ампера превысит максимальную силу трения покоя. 3. Металлические рельсы лежат на наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном поле (рис. 4.3). На рельсах находится горизонтальный металлический стержень прямоугольного сечения. Угол наклона плоскости α, расстояние между рельсами l, коэффициент трения между стержнем и рельсами μ, модуль магнитной индукции В. Когда по стержню течёт ток, он движется с постоянной скоростью по рельсам вверх.
а) Как направлен ток в стержне? б) Объясните, почему в проекциях ось х, направленную вдоль наклонной плоскости вверх, и ось у, направленную перпендикулярно наклонной плоскости вверх, справедливы следующие уравнения (N — модуль силы нормальной реакции): Ох: ВIl cos α - mg sin α - μN = 0,
в) При каких значениях силы тока стержень начал бы двигаться вверх по наклонной плоскости, если бы в начальный момент он покоился? Подсказка. Воспользуйтесь тем, что максимально возможное значение силы трения покоя равно μN. г) Как направлен ток в стержне, если он движется с постоянной скоростью по рельсам вниз, причём tgα < μ? Подсказка. Докажите, что в таком случае сила Ампера должна быть направлена на рисунке 4.3 влево. д) Чему равна при этом сила тока? 4. Гибкий свободно свисающий провод расположен вблизи закреплённого полосового магнита (рис. 4.4). В проводе включают ток в указанном на рисунке направлении.
а) Перенесите рисунок в тетрадь и изобразите линии магнитной индукции поля полосового магнита. б) Найдите направления сил Ампера, действующих на небольшие участки провода вблизи точек А и С. Подсказка. Воспользуйтесь правилом левой руки. в) Изобразите, какую форму примет провод под действием сил Ампера, приложенных к различным его участкам. г) Будет ли провод после изменения своей формы притягиваться к магниту или будет отталкиваться от него?
|
|
|