Магнетизм

Задание №11. Задания из Сборников и Задачников

№2. Задание без номера

ID: 00051605

Учитель подвесил между полюсами подковообразного магнита лёгкую прямоугольную рамку из провода. Рамка может свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси. Коллектора нет: концы рамки гибкими проводами соединены прямо с батареей через ключ. Вначале плоскость рамки расположена вдоль линий магнитного поля между полюсами.

Учитель замкнул ключ. Рамка повернулась, немного покачалась и остановилась. На сколько градусов она повернулась от начального положения до того, в котором остановилась?

Ответ дайте в градусах.

Источник: Global_EE

Решение

Магнитное поле действует на проводник с током — на этом и основан электродвигатель. Рамка с током ведёт себя как плоский магнит: её «полюса» находятся по разные стороны от плоскости рамки, так же как у катушки с током полюса — на её торцах.

Магнитная стрелка в поле магнита разворачивается вдоль линий поля. Так же разворачивается и рамка: линия, проходящая через её «полюса», то есть перпендикулярная плоскости рамки, встаёт вдоль линий поля. Тогда сама плоскость рамки оказывается поперёк линий поля.

Вначале плоскость рамки шла вдоль линий поля, а в конце — поперёк. Между «вдоль» и «поперёк» угол $90^\circ$ — на столько рамка и повернулась.

Дальше рамка не идёт: в этом положении поле её больше не поворачивает. Поэтому без коллектора рамка не вращается непрерывно, а, покачавшись, останавливается. В электродвигателе коллектор как раз в этот момент меняет направление тока, и рамка проскакивает дальше.

Проверим себя на катушке: если подвесить на гибких проводах катушку с током рядом с магнитом, она развернётся, как стрелка компаса, — торцами вдоль линий поля, а плоскостями витков поперёк. Рамка — та же катушка, только из одного витка.

Ответ

Другие задания по теме «Магнетизм» (8)