Задание 21 ЕГЭ по физике · D16EDB
Сила Ампера на рамке
Квадратная рамка со стороной l=10 см подключена к источнику постоянного тока серединами своих сторон так, как показано на рисунке. На участке АС течёт ток I=2 А. Сопротивление всех сторон рамки одинаково. В однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости рамки, результирующая сила Ампера, действующая на рамку, F=80 мН. Определите модуль вектора индукции магнитного поля В. Сделайте рисунок с указанием сил Ампера, действующих на все стороны рамки.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Ток I=2 А в точке C разделяется на две одинаковые ветви, поскольку сопротивления верхней и нижней ветвей равны. Поэтому в каждой ветви течёт ток
I1=I2=I2=1 А
Магнитное поле перпендикулярно плоскости рамки, а токи в сторонах рамки лежат в её плоскости. Следовательно, угол между направлением тока и вектором магнитной индукции равен 90°, и сила Ампера на участке длиной l равна
FA=BIветвиl
На верхней и нижней горизонтальных сторонах силы Ампера направлены в одну сторону, поэтому их равнодействующая равна
Fгор=2BI2l=BIl
На верхних и нижних половинах боковых сторон силы Ампера равны по модулю и противоположны по направлению, поэтому их результирующая равна нулю. Таким образом, полная результирующая сила определяется горизонтальными сторонами:
F=BIl
Переведём величины в СИ и найдём магнитную индукцию:
B=FIl=80⋅10−32⋅0,10=0,40 Тл
На рисунке следует показать: силы на верхней и нижней сторонах направлены одинаково; силы на каждой боковой стороне в верхней и нижней половинах направлены противоположно и взаимно компенсируются.
I1=I2=I2=1 А
Магнитное поле перпендикулярно плоскости рамки, а токи в сторонах рамки лежат в её плоскости. Следовательно, угол между направлением тока и вектором магнитной индукции равен 90°, и сила Ампера на участке длиной l равна
FA=BIветвиl
На верхней и нижней горизонтальных сторонах силы Ампера направлены в одну сторону, поэтому их равнодействующая равна
Fгор=2BI2l=BIl
На верхних и нижних половинах боковых сторон силы Ампера равны по модулю и противоположны по направлению, поэтому их результирующая равна нулю. Таким образом, полная результирующая сила определяется горизонтальными сторонами:
F=BIl
Переведём величины в СИ и найдём магнитную индукцию:
B=FIl=80⋅10−32⋅0,10=0,40 Тл
На рисунке следует показать: силы на верхней и нижней сторонах направлены одинаково; силы на каждой боковой стороне в верхней и нижней половинах направлены противоположно и взаимно компенсируются.
Пример ответа
B=0,40 Тл
Источник: Открытый банк ФИПИ D16EDB
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.