Задача #1591 ← →

За­мкну­тое мед­ное коль­цо под­ве­ше­но на длин­ных ни­тях вбли­зи ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, за­креп­лен­ной на сто­ле и под­клю­чен­ной к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го тока (см. ри­су­нок). Пер­во­на­чаль­но элек­три­че­ская цепь ка­туш­ки разо­мкну­та. Как бу­дет дви­гать­ся коль­цо при за­мы­ка­нии цепи? От­вет по­яс­ни­те, ис­поль­зуя фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­ности.

Решение

  1. При за­мы­ка­нии цепи воз­ни­ка­ет элек­три­че­ский ток. Ток, про­хо­дя­щий че­рез вит­ки, со­зда­ет маг­нит­ное поле, ли­нии ин­дук­ции ко­то­ро­го про­ни­зы­ва­ют плос­кость коль­ца.

  2. По за­ко­ну элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции Фа­ра­дея в коль­це воз­ни­ка­ет ЭДС ин­дук­ции и ин­дук­ци­он­ный ток. По пра­ви­лу Лен­ца ток име­ет та­кое на­прав­ле­ние, что по­ро­жда­е­мое им маг­нит­ное поле пре­пят­ству­ет ро­сту маг­нит­но­го по­то­ка че­рез коль­цо.

  3. Зна­чит, коль­цо от­толк­нет­ся, что­бы ока­зать­ся в той об­ла­сти про­стран­ства, где маг­нит­ный по­ток мень­ше, то есть даль­ше от ка­туш­ки.

  4. По­сле оста­нов­ки коль­цо на­чнет дви­гать­ся к по­ло­же­нию рав­но­ве­сия. По пра­ви­лу Лен­ца воз­ни­ка­ю­щая сила Ам­пе­ра сно­ва бу­дет тор­мо­зить дви­же­ние коль­ца.

  5. По­сле за­ту­ха­ю­щих ко­ле­ба­ний коль­цо оста­но­вит­ся в ис­ход­ном по­ло­же­нии, по­сколь­ку сила тока в цепи уста­но­вит­ся и при­мет по­сто­ян­ное зна­че­ние.

Ответ

Коль­цо от­кло­нит­ся, за­тем вер­нет­ся в ис­ход­ное по­ло­же­ние.