Номер 4.130, страница 103 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 4. Механические колебания. Автоколебания - номер 4.130, страница 103.

Условие.

4.130. На мягкой проводящей пружине подвешен груз массой $\text{m}$. Конец пружины касается поверхности ртути, налитой в чашу (рис. 4.39). К чаше и пружине подключён источник постоянного тока. Какие процессы будут происходить после замыкания ключа?

Рис. 4.39

Решение.

Решение

После замыкания ключа $\text{K}$ в цепи, состоящей из источника тока, пружины, груза массой $\text{m}$ и ртути в чаше, потечёт электрический ток. Пружина представляет собой соленоид (катушку), и при прохождении тока через неё она создаст магнитное поле.

Витки пружины, по которым течёт ток в одном и том же направлении, будут притягиваться друг к другу. Это явление основано на взаимодействии параллельных токов. Сила магнитного взаимодействия заставит пружину сжаться.

В результате сжатия пружины груз $\text{m}$ поднимется вверх. При этом его контакт с поверхностью ртути прервётся, и электрическая цепь разомкнётся. Ток в цепи прекратится.

Как только ток исчезнет, магнитное поле, создаваемое пружиной, также исчезнет. Сила притяжения между витками пропадёт, и пружина под действием веса груза $\text{m}$ начнёт растягиваться, возвращаясь в исходное или близкое к нему состояние.

Груз опустится вниз и снова коснётся поверхности ртути. Электрическая цепь замкнётся, по ней снова потечёт ток, и весь процесс повторится с самого начала.

Таким образом, после замыкания ключа в системе возникнут автоколебания: груз будет совершать периодические вертикальные колебания, а цепь будет автоматически замыкаться и размыкаться. Данное устройство является примером электромагнитного прерывателя (подобно принципу работы электрического звонка).

Ответ: После замыкания ключа система начнёт совершать автоколебания. Груз будет периодически подниматься и опускаться, размыкая и замыкая электрическую цепь при контакте с ртутью.