Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)
.06 Электромагнитная индукция
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#80555

Горизонтальный проводник длиной l = 10  см и массой m = 25  г равномерно скользит вниз (без трения и без потери контакта) по двум вертикальным шинам в однородном горизонтальном магнитном поле, перпендикулярном проводнику, с индукцией B =0,5  Тл. Внизу шина замкнуты резисторов. Параллельно резистору подключён конденсатор ёмкостью C = 20  мкФ (см. рисунок). Определите сопротивление резистора, если заряд конденсатора q = 1  мкКл. Сопротивлением проводника и шин пренебречь.

PIC

Показать ответ и решение

Пусть вектор магнитной индукции B  направлен от нас, масса проводника m  , длина проводника l  , накопленный заряд на конденсаторе q  , сопротивление резистора R  .
При движении проводника происходит изменение магнитного потока (уменьшение), значит, по правилу Ленца в контуре будет возникает индукционный ток с таким направлением, чтобы препятствовать изменению магнитного потока контура, значит, направление вектора ⃗Bi  (магнитное поле, создаваемое индукционным током) сонаправлено вектору магнитной индукции B⃗  . Для определения тока в контуре воспользуемся правилом правой руки (буравчика), для этого направляем по вектору Bi  большой палец, а 4 согнутых пальца покажут направление индукционного тока Ii  , в данном случае он направлен по часовой стрелки. На проводник будет действовать сила Ампера, направление которой можно определить по правилу левой руки, для этого 4 пальца направляем по току, а ладонь направляем так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, значит, сила Ампера FA  направлена вверх.

PIC

Запишем второй закон Ньютона:

⃗FA+ m ⃗g = m⃗a,

где a  – ускорение проводника.
Так как скорость постоянна, то a= 0  . Спроецируем второй закон Ньютона на вертикальную ось

FA − mg = 0.⇒ FA =mg,

при этом сила Ампера находится по формуле:

FA = IiBl,

тогда

IiBl =mg

При движении возникает ЭДС индукции, которая равна

ξi = Bvl = IiR,

где v  – скорость проводника.
Объединяя два последних уравнения

ξi = mgR
     Bl

Напряжение на конденсаторе равно напряжению на резисторе, так как конденсатор подключен параллельно резистору и равно ЭДС индукции. Напряжение на конденсаторе равно:

U = q.
    C

Так как U = ξi  , то

-q= mgR- ⇒ R = -qBl- = ---10−6-Кл-⋅0,5-Тл⋅0,1 м---= 0,01 Ом.
C    Bl        Cmg    20⋅10−6 Ф ⋅0,025 кг⋅10 Н/кг
Ответ:
Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: использовано правило правой руки для определения направления силы Ампера, формула силы Ампера, формула силы тяжести, второй закон Ньютона, формула ЭДС индукции при движении проводника, закон Ома, формула связи напряжения и заряда на конденсаторе);
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) проведены 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

2 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков.

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

И (ИЛИ)

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.).

И (ИЛИ)

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

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

1 балл ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. 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.

ИЛИ

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.

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

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

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!