По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень (7 видео)

По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень

2014-06-01
По двум параллельным металлическим направляющим, наклоненным пол углом $\alpha$ к горизонту и расположенным на расстоянии $b$ друг от друга, может скользить без трения металлическая перемычка массой $m$. Направляющие замкнуты снизу на незаряженный конденсатор емкостью $C$, и вся конструкция находится в магнитном поле, индукция которого $B$ направлена вертикально. В начальный момент перемычку удерживают на расстоянии $l$ от основания «горки» (рис.).
Определите время $t$, за которое перемычка достигнет основания «горки» после того, как ее отпустят. Какую скорость $v_ $ она будет иметь у основания? Сопротивлением направляющих и перемычки пренебречь.

При движении перемычки меняется магнитный ноток, пронизывающий контур, «замыкаемый» перемычкой. В результате в контуре возникает э. я с. индукции.

В течение малого промежутка времени, когда скорость $v$ перемычки можно считать неизменной, мгновенное значение э. д. с. Индукции равно

Сила тока, текущего через перемычку в это время, равна

где $\Delta q$ — заряд, накопившийся на конденсаторе за время $\Delta t$, т. е.

$\Delta q = C \Delta \mathcal = CbB \Delta v \cos \alpha$

(поскольку сопротивление направляющих и перемычки отсутствует, мгновенное значение напряжения на конденсаторе равно $\mathcal $). Итак.

$I = CbB \left ( \frac \right ) \cos \alpha = CbBa \cos \alpha$,

где $a$ — ускорение, с которым движется перемычка.
На перемычку действуют сила тяжести и сила Ампера. Напишем уравнение движения перемычки:

$ma = mg \sin \alpha – IbB \cos \alpha = mg \sin \alpha – Cb^ B^ a \cos^ \alpha$.

Время, за которое перемычка достигнет основания «горки», определим из условия $l = \frac > $:

Содержание

По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень
По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень
По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень
По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень
По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень
💡 Видео

Видео:Последовательное и Параллельное Соединение Проводников // Физика 8 классСкачать

По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень

2017-04-30
По двум медным шинам, установленным под углом $\alpha$ к горизонту, скользит под действием силы тяжести проводящая перемычка массой $m$ и длиной $l$. Скольжение происходит в однородном магнитном поле с индукцией $B$. Поле перпендикулярно плоскости перемещения перемычки. Вверху шины соединены резистором с сопротивлением $R$. Коэффициент трения скольжения между поверхностями шин и перемычки равен $\mu ( \mu _ = Blv$. Так как цепь замкнута, по ней протекает индукционный ток $I = \frac _> = \frac $.

Силы, действующие на перемычку: сила тяжести $m \vec $, сила реакции со стороны шин $\vec $, сила трения скольжения $\vec _ $ ($F_ = \mu N$) и сила Ампера, действующая со стороны магнитного поля. Причем модуль силы Ампера

(Здесь учтено, что угол между направлением тока и вектором магнитной индукции равен $90^ $.)

Пусть индукция $\vec $ магнитного поля направлена так, как показано на рис.. Тогда при движении перемычки вниз по шинам поток внешнего магнитного поля через замкнутый контур АМNС (рис.) возрастает. Следовательно, по правилу Ленца индукционный ток в контуре направлен так, чтобы созданное им магнитное поле стремилось скомпенсировать увеличение магнитного потока. Отсюда можно сделать вывод, что индукция магнитного поля, созданного индукционным током, направлена противоположно вектору $\vec $. Используя правило буравчика, находим, что индукционный ток в контуре AMNC направлен по часовой стрелке, если смотреть на этот контур сверху. На рис. индукционный ток направлен к нам, поэтому сила Ампера, приложенная к перемычке, направлена вверх вдоль шин.

Читайте также: Все размеры цельнолитых шин

Введем оси координат X и Y и запишем второй закон Ньютона.

Здесь учтено, что при постоянной скорости перемычки ее ускорение $a = 0$.

Из второго уравнения $N = mg \cos \alpha$, поэтому

$F_ = \mu N = \mu mg \cos \alpha$.

Подставив в первое уравнение, получим

$mg \sin \alpha — \mu mg \cos \alpha — \frac l^ v> = 0 \Rightarrow v = \frac l^ > ( \sin \alpha — \mu \cos \alpha)$.

Видео:Как присоединить проводники из меди и алюминия к оцинкованной шинеСкачать

По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень

По параллельным проводникам bc и ad, находящимся в магнитном поле с индукцией В = 0,4 Тл, скользит проводящий стержень MN, который находится в контакте с проводниками (см. рисунок). Расстояние между проводниками l = 20 см. Слева проводники замкнуты резистором с сопротивлением R = 2 Ом. Сопротивление стержня и проводников пренебрежимо мало. При движении стержня через резистор R протекает ток I = 40 мА. С какой скоростью (в м/с) движется стержень? Считать, что вектор перпендикулярен плоскости рисунка.

При движении стержня в контуре возникает ЭДС где изменение магнитного потока и таким образом ЭДС вызывает появление тока Из полученного соотношения получаем:

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

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);

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Видео:Металлический стержень, согнутый в виде буквы П - Задача ЕГЭ Часть 2Скачать

По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень

По параллельным проводникам BC и AD, находящимся в магнитном поле с индукцией B, со скоростью v = 1 м/с скользит проводящий стержень MN, который находится в контакте с проводниками (см. рисунок). Магнитное поле перпендикулярно плоскости проводников. Расстояние между проводниками l = 30 см. Между проводниками подключен резистор с сопротивлением R = 2 Ом. Сопротивление стержня и проводников пренебрежимо мало. При движении стержня по резистору R течёт ток I = 60 мА. Какова индукция магнитного поля?

Это задание ещё не решено, приводим решение прототипа.

III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).

Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Видео:Болтовые соединения силовых шин в электрических шкафах.Скачать

По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень

2017-09-30
Металлический стержень может скользить без трения по параллельным длинным «рельсам», находящимся на расстоянии $l$ друг от друга и соединенным перемычкой с электрическим сопротивлением $R$ (см. рисунок). Система находится в перпендикулярном ее плоскости однородном магнитном поле с индукцией $\vec $. Как будет двигаться стержень, если к нему приложить постоянную силу $\vec $? Электрическим сопротивлением стержня и «рельсов» можно пренебречь.

Согласно правилу Ленца сила Ампера направлена противоположно движению стержня. И по направлению, и по характеру зависимости от скорости эта сила напоминает силу сопротивления при Движении в жидкости или газе. Отсюда ясен характер движения: ускорение стержня максимально в начальный момент, когда $F_ = 0$, а затем постепенно уменьшается до нуля. Стержень в конечном счете приобретает постоянную скорость, определяемую из условия $F_ = F$:

Заметим, что при установившейся скорости движения стержня выполняется соотношение $Fv \cdot \Delta t = I^ R \cdot \Delta t$: работа внешней силы равна количеству теплоты, выделившейся в резисторе. При увеличении $R$ скорость $v$ растет из-за уменьшения силы индукционного тока, а, следовательно, и силы Ампера, направленной противоположно движению.

Видео:4.5 ЭДС индукции в движущихся проводникахСкачать

По двум проводящим параллельным шинам скользит металлический стержень

Горизонтально расположенный проводящий стер жень, сопротивление которого R и масса т, может сколь зить без нарушения электрического контакта по двум вер тикальным медным шинам. Расстояние между шинами равно ℓ. Снизу их концы со единены с источником тока, ЭДС которого рав на E (рис.). Перпен дикулярно плоскости, в которой находятся шины, приложено однородное магнитное поле с индук цией В. Найти постоян ную скорость, с которой будет подниматься стер жень. Сопротивлением шин и источника тока, а также трением пренеб речь.

На стержень действуют две силы: сила тяжести mg и направленная вверх сила Ампера F , модуль которой

Так как стержень движется с постоянной скоростью, то выполняется условие равновесия

Кроме ЭДС источника E , в цепи действует ЭДС индук ции E _i ,· . По закону Ома для замкнутой цепи сила тока

(3)

Согласно закону электромагнитной индукции,

где ΔΦ — изменение магнитного потока за время Δ t . Магнитная индукция в данном случае постоянна, следователь но, ΔΦ = ВΔ S , где Δ S = S ₂ – S ₁ — изменение площади, ограниченной контуром, за время Δ t . Как видно из рис. , Δ S = ℓυΔ t . Следовательно, ΔΦ = ΒℓυΔ t , и на основании формулы (4) E _i = — B ℓ v . Подставив это значение ЭДС ин дукции в формулу (3), получим