Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.07 Магнитное поле. Сила Лоренца. Сила Ампера

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#14680

Из медной проволоки с удельным сопротивлением          −8
ρ= 1,7⋅10  Ом⋅ м и площадью поперечного сечения S = 0,2  мм2  изготовлен прямоугольный контур KLMN с диагональю KM (см. рисунок). Стороны прямоугольника KL = l1 = 20  см и LM  = l2 = 15  см. Контур подключили за диагональ к источнику постоянного напряжения с ЭДС ξ = 1,4  В и поместили в однородное магнитное поле с индукцией B =0,1  Тл, параллельной сторонам KN  и LM  . С какой результирующей силой магнитное поле действует на контур? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на контур. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

PIC

Источники: Демоверсия 2021

Показать ответ и решение

PIC

1) При подключении контура к источнику напряжения по его сторонам и диагонали потекут токи I1  , I2  и I3  (см. рисунок). Проводники KNM, KLM и KM соединены параллельно, следовательно, сопротивления соответствующих проводников.

I1 = I3 =-ξ-,
        R1

     ξ
I2 = R2,

где R1 = ρl1+-l2
       S  , R2 =ρ l-
      S  ,          ∘ -----
l = KM =   l21 + l22  – сопротивления соответствующих проводников.
2) Со стороны магнитного поля на проводники KL  и NM  , перпендикулярные индукции магнитного поля, а также на диагональ KM  действуют силы Ампера: F1 =F3 = I1Bl1  и F2 = I2Blsinα  . По правилу левой руки силы Ампера параллельны друг другу и направлены к наблюдателю, на проводники KN  и ML  сила Ампера не действует. Таким образом, результирующая сила

F = 2F1+ F2

Выполняя преобразования, получим

      BξSl1        B ξSl1
F1 = ρ(l1+-l2)-F2 = -∘-2---2
                  ρ  l1 + l2

В итоге

                              (               )
      B ξSl1     BξSl1    BξSl1    2       1
F = 2ρ(l1+-l2)-+ ρ∘l2+-l2-= --ρ--  l1-+l2 + ∘l2-+-l2
                  1  2                    1  2

Подставим числа из условия

                                 (                               )
    0,1 Тл ⋅1,4 В ⋅0,2⋅10−6 м2 ⋅0,2 м      2               1
F = ---------1,7-⋅10−8-Ом⋅--------  0,2 м-+-0,15-м + ∘0,-22 м2+-0,152 м2 = 3,2 Н
Ответ:
Критерии оценки

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: принцип суперпозиции сил, закон Ома, формулы сопротивления проводника и силы Ампера, правило левой руки);

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

Все 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!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!