Применение закона электромагнитной индукции: Дополнительные вопросы и задания

21. Проводящая перемычка длиной l = 30 см скользит со скоростью υ = 0,4 м/с по горизонтальным металлическим направляющим, замкнутым на конденсатор ёмкостью С = 2 мФ. Система находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией В = 0,3 Тл. Сопротивлением перемычки и направляющих, а также трением можно пренебречь.

а) Чему равна ЭДС индукции?
б) Будет ли идти по перемычке ток?
в) Чему равно напряжение на конденсаторе?
г) Чему равен заряд конденсатора?

22. Проводящая перемычка длиной l может скользить по горизонтальным металлическим направляющим, замкнутым на конденсатор ёмкостью С. Система находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией В. Сопротивлением перемычки и направляющих, а также трением можно пренебречь. В начальный момент скорость перемычки равна υ₀, конденсатор не заряжен.

а) Как будет изменяться скорость перемычки со временем?
б) Объясните, почему выполняется следующее соотношение между конечной скоростью перемычки υ_к и конечным зарядом q конденсатора:
в) Объясните, почему справедливо соотношение BlΔq = -mΔυ, где Δq и Δυ — изменения заряда конденсатора и скорости перемычки за одно и то же время.

Подсказка. Воспользуйтесь законом Ампера, вторым законом Ньютона в импульсной форме и тем, что IΔt = Δq.

г) Чему будут равны конечная скорость перемычки υ_к и заряд конденсатора q?
д) Какое количество теплоты Q выделится в цепи?

Подсказка. Воспользуйтесь выражением для энергии электрического поля и законом сохранения энергии.

23. Проводящая перемычка длиной l может скользить по горизонтальным металлическим направляющим, замкнутым на резистор сопротивлением R. Система находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией В. Сопротивлением перемычки и направляющих, а также трением можно пренебречь. В начальный момент скорость перемычки равна υ₀.

а) Объясните, почему справедливо соотношение BlΔq = -mΔυ, где Δq и Δυ — прошедший по цепи заряд и изменение скорости перемычки за одно и то же время.

Подсказка. Воспользуйтесь законом Ампера, вторым законом Ньютона в импульсной форме и тем, что IΔt = Δq.

б) Какой заряд пройдёт по цепи за время, в течение которого скорость перемычки уменьшится в 2 раза?
в) Какое количество теплоты выделится за это время?

24. Горизонтальная металлическая перемычка массой m = 10 г и длиной l = 20 см может без трения скользить по вертикальным металлическим направляющим. Между направляющими включён конденсатор ёмкостью С = 2 Ф. Система находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции В которого перпендикулярен плоскости контура, = 0,25 Тл. В начальный момент перемычку удерживают в покое. Чему будет равен заряд конденсатора q через время t = 0,5 с после того, как перемычку отпустят без толчка? Сопротивлением перемычки и направляющих можно пренебречь.

25. В электрической цепи (рис. 8.8) ЭДС источника постоянного тока электроёмкость конденсатора С, индуктивность катушки L, сопротивление лампы R_л, сопротивление резистора R_p. В начальном состоянии ключ К замкнут. Какое количество теплоты Q_p выделится в резисторе после размыкания ключа? Зависимостью сопротивления от температуры, внутренним сопротивлением источника, сопротивлением катушки и соединительных проводов, а также потерями энергии на излучение можно пренебречь.

Рис. 8.8

а) Чему равна сила тока I в катушке?
б) Чему равно напряжение на конденсаторе?
в) Чему равны энергия магнитного поля в катушке и электрического поля в конденсаторе после размыкания ключа?
г) Какое количество теплоты Q выделится в цепи после размыкания ключа?
д) Какое количество теплоты Qp выделится в резисторе?

Ответы >>>