Задача #1592 ← →

За­мкну­тое мед­ное коль­цо под­ве­ше­но на длин­ных ни­тях вбли­зи ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, за­креп­лен­ной на сто­ле и под­клю­чен­ной к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го тока (см. ри­су­нок). В на­чаль­ном со­сто­я­нии элек­три­че­ская цепь ка­туш­ки за­мкну­та в те­че­ние дол­го­го вре­ме­ни. Как бу­дет дви­гать­ся коль­цо при раз­мы­ка­нии цепи? От­вет по­яс­ни­те, ис­поль­зуя фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­ности.

Решение

  1. При за­мкну­том клю­че в цепи идет элек­три­че­ский ток. Ка­туш­ка со­зда­ет маг­нит­ное поле, ли­нии ин­дук­ции ко­то­ро­го про­ни­зы­ва­ют коль­цо. По­сколь­ку цепь за­мкну­та в те­че­нии дол­го­го вре­ме­ни, ток в цепи уста­но­вил­ся, и маг­нит­ное поле ка­туш­ки не ме­ня­ет­ся. Медь прак­ти­че­ски не об­ла­да­ет маг­нит­ны­ми свой­ства­ми, по­это­му мож­но счи­тать, что она не от­тал­ки­ва­ет­ся от ка­туш­ки. Маг­нит­ный по­ток че­рез коль­цо так­же не ме­ня­ет­ся.

  2. При раз­мы­ка­нии клю­ча ток че­рез ка­туш­ку на­чи­на­ет плав­но убы­вать. Маг­нит­ное поле, со­зда­ва­е­мое ка­туш­кой, тоже на­чи­на­ет убы­ва­ет. Зна­чит, маг­нит­ный по­ток че­рез плос­кость коль­ца так­же убы­ва­ет. По за­ко­ну элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции Фа­ра­дея в коль­це воз­ни­ка­ет ин­дук­ци­он­ный ток. По пра­ви­лу Лен­ца на­прав­ле­ние это­го тока та­ко­во, что по­ро­жда­е­мое им маг­нит­ное поле пре­пят­ству­ет при­чи­не, по ко­то­рой воз­ни­ка­ет ток.

  3. Зна­чит, коль­цо при­тя­нет­ся к маг­ни­ту, что­бы ока­зать­ся в той об­ла­сти про­стран­ства, где маг­нит­ное поле силь­нее.

  4. По­сле за­ту­ха­ния тока в ка­туш­ке маг­нит­ное поле ис­чез­нет, коль­цо по­сле за­ту­ха­ю­щих ко­ле­ба­ний оста­но­вит­ся в из­на­чаль­ном по­ло­же­нии рав­но­ве­сия.

Ответ

Коль­цо при­тя­нет­ся к ка­туш­ке, за­тем вер­нет­ся в ис­ход­ное по­ло­же­ние.