Магнетизм

Задание №21. Качественная Задача

№2. Задание 21

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.

Рисунок к заданию 21 ЕГЭ по физике — Магнетизм

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

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.

Шаг 1. Что было при замкнутом ключе

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.

Шаг 2. Разомкнули ключ — ток исчез

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.

Шаг 3. Новое равновесие

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.

Ответ

Пружина растянется, её длина увеличится (вернётся к исходной, как без тока).

Другие задания по теме «Магнетизм» (8)