Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)
.05 Магнитное поле
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#15810

На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жесткая рамка из однородной тонкой проволоки, согнутой в виде равностороннего треугольника AC  со стороной, равной a  (см. рис.). Рамка, по которой течет ток I  , находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции которого ⃗B  перпендикулярен стороне CD  . Каким должен быть модуль индукции магнитного поля, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг стороны CD  , если масса рамки m  ?

Сборник задач "1000 задач"

PIC

Показать ответ и решение

На стороны рамки действует сила Ампера. Определим ее направление по правилу Левой руки.

PIC

Сила Ампера равна:

F = IBlsin φ,

где I  – сила тока через проводник, B  – индукция магнитного поля, l  – длина проводника, φ  – угол между направлением вектора индукции магнитного поля ⃗B  и направлением тока. Определим значения сил Ампера, действующих на стороны.
На сторону CD  : F1 =IaB  .
На сторону AC  :                   1
F2 = IaB sin(π− α)= 2IaB  ,      ∘
α= 30 .
На сторону AD  :                   1
F3 = IaB sin(π− α)= 2IaB  .
Также на рамку действует сила реакции опоры N  на сторону CD  и сила тяжести mg  , направленная вниз (см. рис.) она приложена в геометрическом центре фигуры, то есть на пересечении медиан треугольника.

Для того чтобы рамка начала поворачиваться вокруг оси CD  , вращательный момент сил, действующих на рамку и направленных вверх, должен быть не меньше суммарного момента сил, направленных вниз. Запишем правило моментов относительно оси CD  :

  h    h                  h
F22 + F32-− F1⋅0+ N ⋅0− mg 3 ≥ 0

Моменты сил F1  и N  равны нулю, так как их плечи равны нулю (на рисунке F2 = F3 =F0  ). Тогда:

2IaB-h-≥ mgh-⇒  B ≥ 2mg-
  2 2    3         3aI
Ответ:
Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом ( в данном случае: по правилу левой руки определено направление сил Ампера, формула силы Ампера, правило моментов. Отдельно записана формула момента силы)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (Введены обозначения для величин, не входящих в КИМ)

III) Представлены математические образования, приводящие к верному ответу (в данном случае последовательное выражение величин с пояснением действий).

IV) Получен верный ответ.

2 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Верно записаны все положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеются один или несколько из следующих недостатков:

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

И (ИЛИ)

II) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. (Получение конечной формулы сразу, без последовательного, логического вывода. Пропуск преобразований в формулах.)

И (ИЛИ)

III) Отсутствуют описания вновь вводимых в решение буквенных обозначений физических величин.

И (ИЛИ)

IV) Ответ получен неверный или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

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

ИЛИ

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

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

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 обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или 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!