Номер 5, страница 144 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Громцева

Авторы: Громцева О. И.
Тип: Сборник задач
Издательство: Экзамен
Год издания: 2018 - 2025
Цвет обложки: белый
ISBN: 978-5-377-12875-5
Популярные ГДЗ в 10 классе
11.6. Сила Ампера. 11. Электромагнетизм - номер 5, страница 144.
№5 (с. 144)
Решение. №5 (с. 144)

Решение 2. №5 (с. 144)
Дано:
$l = 20 \text{ см} = 0.2 \text{ м}$
$m = 5 \text{ г} = 0.005 \text{ кг}$
$B = 50 \text{ мТл} = 0.05 \text{ Тл}$
$T_{max} = 40 \text{ мН} = 0.04 \text{ Н}$
$g \approx 10 \text{ м/с}^2$ (ускорение свободного падения)
Найти:
$I$ - ?
Решение:
На горизонтально подвешенный проводник действуют три силы:
1. Сила тяжести $F_g$, направленная вертикально вниз.
2. Сила натяжения двух нитей $2T$, направленная вертикально вверх.
3. Сила Ампера $F_A$, действующая со стороны магнитного поля.
Сила тяжести, действующая на проводник, равна:
$F_g = m \cdot g = 0.005 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 = 0.05 \text{ Н}$.
В начальном состоянии, когда ток отсутствует, сила натяжения каждой нити составляет $T_0 = F_g / 2 = 0.05 \text{ Н} / 2 = 0.025 \text{ Н}$. Это меньше максимальной нагрузки, которую выдерживает нить ($0.04 \text{ Н}$), поэтому проводник висит не разрывая нитей.
Чтобы нить разорвалась, сила натяжения в ней должна увеличиться до максимального значения $T_{max}$. Это произойдет, если сила Ампера $F_A$ будет направлена вниз, то есть в ту же сторону, что и сила тяжести. Для этого по проводнику нужно пропустить ток определенного направления (которое можно найти по правилу левой руки).
Сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле, определяется формулой:
$F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$,
где $\alpha$ - угол между вектором магнитной индукции и направлением тока. По условию, вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику, следовательно, $\alpha = 90^\circ$ и $\sin(90^\circ) = 1$.
Таким образом, $F_A = I \cdot B \cdot l$.
Условие равновесия проводника в момент перед разрывом нитей выглядит так: сумма сил, направленных вверх, равна сумме сил, направленных вниз. Так как проводник подвешен на двух нитях, и каждая из них натянута до предела, суммарная сила натяжения равна $2 \cdot T_{max}$.
$2 \cdot T_{max} = F_g + F_A$
Подставим в это уравнение выражение для силы Ампера:
$2 \cdot T_{max} = m \cdot g + I \cdot B \cdot l$
Выразим из этого уравнения искомую силу тока $I$:
$I \cdot B \cdot l = 2 \cdot T_{max} - m \cdot g$
$I = \frac{2 \cdot T_{max} - m \cdot g}{B \cdot l}$
Теперь подставим числовые значения в полученную формулу:
$I = \frac{2 \cdot 0.04 \text{ Н} - 0.05 \text{ Н}}{0.05 \text{ Тл} \cdot 0.2 \text{ м}} = \frac{0.08 \text{ Н} - 0.05 \text{ Н}}{0.01 \text{ Тл} \cdot \text{м}} = \frac{0.03 \text{ Н}}{0.01 \text{ Тл} \cdot \text{м}} = 3 \text{ А}$.
Ответ: для того, чтобы одна из нитей разорвалась, по проводнику надо пропустить ток силой 3 А.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10-11 класс, для упражнения номер 5 расположенного на странице 144 к сборнику задач 2018 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №5 (с. 144), автора: Громцева (Ольга Ильинична), ФГОС (старый) учебного пособия издательства Экзамен.