РУҚА
25

Решение: Движение стержня в магнитном поле

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Магнитное поле и индукция
ВысокаяФИПИ27BF9DРазвёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Металлический стержень длиной $l = 0{,}1\ \text{м}$ и массой $m = 10\ \text{г}$, подвешенный на двух параллельных проводящих нитях длиной $L = 1\ \text{м}$, располагается горизонтально в однородном магнитном поле с индукцией $B = 0{,}1\ \text{Тл}$. Вектор магнитной индукции направлен вертикально. По стержню пропускают ток в течение $t = 0{,}1\ \text{с}$, в результате чего стержень приобретает кинетическую энергию $E_k = 0{,}005\ \text{Дж}$. Чему равна сила тока? Угол отклонения нитей от вертикали за время протекания тока мал.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

На стержень с током в магнитном поле действует сила Ампера. Так как угол отклонения нитей мал, за время действия тока движение можно считать равноускоренным, а начальную скорость — равной нулю.

$$F = BIl$$
2

Из условия о приобретённой кинетической энергии найдём скорость стержня в конце действия тока. Массу переведём в единицы СИ: $m = 10\ \text{г} = 0{,}01\ \text{кг}$.

$$E_k = \frac{mv^2}{2},\qquad v = \sqrt{\frac{2E_k}{m}} = \sqrt{\frac{2\cdot 0{,}005}{0{,}01}} = 1\ \text{м/с}$$
3

Ускорение стержня за время $t = 0{,}1\ \text{с}$ равно:

$$a = \frac{v}{t} = \frac{1}{0{,}1} = 10\ \text{м/с}^2$$
4

Сила, сообщающая стержню это ускорение, равна:

$$F = ma = 0{,}01\cdot 10 = 0{,}1\ \text{Н}$$

Приравняем эту силу силе Ампера и найдём силу тока:

$$BIl = F,\qquad I = \frac{F}{Bl} = \frac{0{,}1}{0{,}1\cdot 0{,}1} = 10\ \text{А}$$
Ответ

Сила тока равна $10\ \text{А}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не перевести массу из граммов в килограммы.

Использовать в формуле силы Ампера длину нити $L$ вместо длины стержня $l$.

Забыть, что сила Ампера направлена перпендикулярно стержню и магнитному полю.

Не учесть, что начальная скорость стержня равна нулю.

Закрепить приёмВ теме «Магнитное поле и индукция» ещё 202 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 25 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Магнитное поле и индукция»: в ней 203 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.