ID: 00017070
Мягкая пружина из нескольких крупных витков провода подвешена к потолку. Верхний конец пружины подключается к источнику тока через ключ $K$, а нижний — с помощью достаточно длинного мягкого провода (см. рис.). В начальный момент ключ замкнут. Как изменится длина пружины через достаточно большое время после размыкания ключа $K$?
Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. Тепловыми эффектами пренебречь.
Источник: Сборник Гиголо
Это обратная ситуация к предыдущей задаче. Пока по пружине шёл ток, соседние витки притягивались. Уберём ток — и это притяжение исчезнет. Ключевое правило то же: сила Ампера между сонаправленными токами стягивала витки, а без тока её не будет.
При замкнутом ключе по пружине шёл ток, в соседних витках он был сонаправлен, и витки притягивались силами Ампера. Поэтому пружина была сжата: упругость уравновешивала и силу тяжести, и стягивающую силу Ампера. Это укороченное состояние.
После размыкания ток в пружине прекращается, а значит, исчезает и сила Ампера, которая стягивала витки. Теперь на каждый виток действуют только сила тяжести и сила упругости.
Без стягивающей силы Ампера прежнее (сжатое) состояние перестаёт быть равновесным — упругости теперь нужно уравновешивать только силу тяжести. Поэтому витки расходятся, и пружина растягивается до той длины, какой она была вообще без тока.
Ответ: через достаточно большое время после размыкания ключа длина пружины увеличится.
Пружина растянется, её длина увеличится (вернётся к исходной, как без тока).