Задание 25 ЕГЭ по физике · ED4EED
Сила Ампера на контур
Из медной проволоки с удельным сопротивлением ρ = 1,7·10 – 8 Ом·м и площадью поперечного сечения S = 0,2 мм2 изготовлен прямоугольный контур KLMN с диагональю KM (см. рисунок). Стороны прямоугольника KL= l1 =20 см и LM= l2 =15 см. Контур подключили за диагональ к источнику постоянного напряжения с ЭДС ℰ=1,4 В и поместили в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,1 Тл, параллельной сторонам KN и LM. С какой результирующей силой магнитное поле действует на контур? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на контур. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Ток от точки K к точке M проходит по двум одинаковым параллельным ветвям: KLM и KNM. Сопротивление каждой ветви определяется длиной провода l1+l2.
R1=R2=ρl1+l2S
Эквивалентное сопротивление двух одинаковых ветвей, соединённых параллельно, равно половине сопротивления одной ветви.
R=R12=ρl1+l22S
Переведём длины и площадь сечения в единицы СИ и найдём общий ток в цепи.
l1=0,20 м,l2=0,15 м,S=0,2 мм2=2⋅10−7 м2
Сила тока в каждой из двух одинаковых ветвей в два раза меньше общего тока.
Iветви=E2R=ESρ(l1+l2)
На сторонах KN и LM сила Ампера равна нулю, поскольку эти стороны параллельны вектору магнитной индукции. На сторонах KL и NM ток перпендикулярен магнитному полю, поэтому силы имеют величину IветвиBl1 и направлены в одну сторону.
F=2IветвиBl1=2ESBl1ρ(l1+l2)
Подставим числовые значения.
F=2⋅1,4⋅2⋅10−7⋅0,1⋅0,201,7⋅10−8⋅(0,20+0,15)≈1,88 Н
R1=R2=ρl1+l2S
Эквивалентное сопротивление двух одинаковых ветвей, соединённых параллельно, равно половине сопротивления одной ветви.
R=R12=ρl1+l22S
Переведём длины и площадь сечения в единицы СИ и найдём общий ток в цепи.
l1=0,20 м,l2=0,15 м,S=0,2 мм2=2⋅10−7 м2
Сила тока в каждой из двух одинаковых ветвей в два раза меньше общего тока.
Iветви=E2R=ESρ(l1+l2)
На сторонах KN и LM сила Ампера равна нулю, поскольку эти стороны параллельны вектору магнитной индукции. На сторонах KL и NM ток перпендикулярен магнитному полю, поэтому силы имеют величину IветвиBl1 и направлены в одну сторону.
F=2IветвиBl1=2ESBl1ρ(l1+l2)
Подставим числовые значения.
F=2⋅1,4⋅2⋅10−7⋅0,1⋅0,201,7⋅10−8⋅(0,20+0,15)≈1,88 Н
Пример ответа
Результирующая сила магнитного поля равна F ≈ 1,9 Н; она направлена перпендикулярно плоскости контура по правилу левой руки.
Источник: Открытый банк ФИПИ ED4EED
Похожие задания
25Электромагнитное излучение с длиной волны 3,3 ⋅ 10^( – 7) м используется для нагревания воды. Какую массу…Нагревание воды фотонами · 002D3A25Плоская монохроматическая световая волна с длиной волны 400 нм падает по нормали на дифракционную решётку.…Период дифракционной решётки · 01C99325Ион с зарядом q=3,2⋅10^(−19) Кл и массой m=1,5⋅10^(−25) кг проходит ускоряющую разность потенциалов U=2 кВ и…Радиус движения иона · 030E6825В электрической цепи, схема которой показана на рисунке, R1=R, R2=2R, r=0,5R. Когда ключ К разомкнут, на…Мощность в разветвлённой цепи · 05618D25Сила тока в идеальном колебательном контуре меняется со временем так, как показано на рисунке. Определите…Заряд конденсатора в контуре · 07189425На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ℰ=12 В и внутренним…Теплота при разряде конденсатора · 0B939C
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.