Э/М Индукция — Задание 25 ЕГЭ по физике №00003219
Э/М Индукция
№2. Задание 25
ID: 00003219
По горизонтальным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым электрическим сопротивлением могут скользить два одинаковых стержня сопротивлением $R = 0{,}1$ Ом каждый. Расстояние между рельсами $l = 10$ см. Рельсы со стержнями находятся в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией $B = 1$ Тл (см. рисунок).
Если на первый стержень действует горизонтальная сила величиной $F = 0{,}1$ Н, направленная вдоль рельсов, то оба стержня движутся поступательно равномерно с разными скоростями. Какова скорость движения первого стержня относительно второго? Самоиндукцией контура пренебречь.
Источник: ФИПИ
Решение
По рельсам скользят два одинаковых стержня. Первый тянут силой $F$, и он движется быстрее второго. Из-за разной скорости меняется поток через контур, течёт индукционный ток, и сила Ампера толкает второй стержень. Оба движутся равномерно, значит силы на каждом уравновешены.
Токи и силы. ЭДС возникает из-за относительной скорости: $\varepsilon=Bl(v_1-v_2)$, ток $I=\dfrac{\varepsilon}{2R}$ (два стержня последовательно). Второй стержень движется равномерно: сила Ампера уравновешивает его трение, $BIl=F_{\text{тр}2}$. Первый: $F=BIl+F_{\text{тр}1}$. Стержни одинаковы, трения равны, поэтому $F=2BIl$, откуда сила Ампера $BIl=\dfrac{F}{2}=0{,}05$ Н.
Относительная скорость. Ток $I=\dfrac{0{,}05}{Bl}=\dfrac{0{,}05}{1\cdot0{,}1}=0{,}5$ А. ЭДС $\varepsilon=I\cdot2R=0{,}5\cdot0{,}2=0{,}1$ В. Из $\varepsilon=Bl(v_1-v_2)$: $v_1-v_2=\dfrac{0{,}1}{1\cdot0{,}1}=1\ \frac{\text{м}}{\text{с}}$.
Ответ
v₁ − v₂ = 1 м/с
Видеоразбор
Другие задания по теме «Э/М Индукция» (8)
- Задание 25 №00043198 — Квадратная рамка из медного провода с площадью поперечного сечения S индекс 0…
- Задание 25 №00043197 — По горизонтальным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым электрическим…
- Задание 25 №00026627 — Квадратная рамка со стороной L равно 10 см подключена к источнику постоянного…
- Задание 25 №00026618 — Горизонтальный проводник длиной l равно 10 см и массой m равно 25 г равномерно…
- Задание 25 №00026617 — По горизонтально расположенным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым…
- Задание 25 №00026613 — Прямоугольная проводящая рамка, по которой течёт постоянный ток I = 0,5 А,…
- Задание 25 №00026604 — Металлический стержень, согнутый в виде буквы П, закреплён в горизонтальном…
- Задание 25 №00026603 — Кольцо диаметром D равно 11 см из тонкой медной проволоки и конденсатор с…