Для школьников.
Теорию вопроса, рассматриваемого в задаче, найдёте, нажав на ссылки, данные по ходу решения задачи.
Задача 1.
К вертушке, сделанной из железных проволок, поднесён магнит.
Рядом с магнитом под вертушкой поставлена горелка, нагревающая одну из проволочек вертушки. Что будет происходить при этом?
Решение.
Магнит притянет ближайшую к нему ненагретую проволочку вертушки, но вследствие нагревания горелкой эта проволочка потеряет свои магнитные свойства, и магнитное взаимодействие между ней и магнитом прекратится.
Тогда магнит притянет следующую ненагретую и потому сильно намагниченную проволочку, явление опять повторится и т. д. В результате возникнет непрерывное вращение вертушки.
Ответ: вертушка будет непрерывно вращаться.
Задача 2.
Вдоль жёсткого провода, по которому пропускается переменный ток от городской сети, расположена мягкая тонкая металлическая нить. В одном случае через нить пропускается также переменный ток от городской сети. В другом случае через нить пропускается постоянный ток. Что будет происходить с нитью в том и другом случае?
Решение.
В первом случае направление тока в проводе и в нити меняется одновременно. Поэтому в зависимости от того как будут присоединены концы нити к сети, направления токов в нити и в проводе в каждый момент будут либо одинаковы, и тогда нить притянется к проводу, либо противоположны, и тогда нить оттолкнётся от провода.
Во втором случае в течение одного полупериода направления токов будут совпадать, а в течение следующего полупериода они будут противоположны, поэтому нить будет то притягиваться к проводу, то отталкиваться от него, то есть будет совершать колебания около положения равновесия; частота колебаний будет равна частоте переменного тока городской сети.
Задача 3.
Две катушки, по которым текут токи, взаимодействуют между собой с определённой силой. Как изменится эта сила, если обе катушки свободно надеть на общий замкнутый железный сердечник, причём все силовые линии проходят внутри сердечника?
Решение.
Силы взаимодействия между двумя токами обусловлены взаимодействием их магнитных полей, причём это взаимодействие можно представить себе так, что каждая силовая линия магнитного поля стремится сократиться в длину, а соседние силовые линии, направленные в одну сторону, стремятся удалиться друг от друга.
Первое приводит к тому, что токи, направленные в одну сторону, притягиваются, а второе - к тому, что токи, направленные в противоположные стороны, отталкиваются.
Но если катушки с установившимися в них токами надеты на сердечник, магнитная проницаемость которого очень велика, и поэтому все силовые линии магнитного поля проходят по сердечнику, то перемещение какой-либо из катушек вдоль по сердечнику никак не изменяет расположения силовых линий магнитного поля внутри сердечника.
Поскольку взаимодействие между проводами с током всегда связано с изменением их магнитного поля, а в случае железного сердечника характер магнитного поля задан формой сердечника и не изменяется при изменении взаимного расположения катушек, то сил взаимодействия между катушками не будет.
Задача 4.
По толстой обмотке соленоида кратковременно пропускают очень большой ток. Описать качественно характер деформации обмотки.
Решение.
Токи в соседних витках параллельны и текут в одну сторону. Поэтому витки притянутся друг к другу. В то же время токи в противоположных участках витков направлены в разные стороны. Следовательно, противолежащие участки отталкиваются.
Таким образом, витки обмотки будут стремиться увеличиться по диаметру, а расстояние между ними вдоль оси соленоида будут сокращаться.
Задача 5.
Может ли постоянное магнитное поле изменить величину скорости заряженной частицы?
Решение.
Сила Лоренца всегда направлена перпендикулярно скорости частицы, и поэтому работы не совершает. Значит кинетическая энергия и абсолютное значение скорости частицы остаются постоянными.
(см. Занятие 67. Сила Лоренца и "Поведение электрона в электрическом и магнитном полях").
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Спасибо.
Предыдущая запись: Задачи на нахождение характеристик магнитного поля.
Следующая запись:Действие магнитного поля на проводники с током, взаимодействие токов (задачи)
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1 .
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45 .
Ссылки на занятия (статьи), начиная с теплового действия тока, даны в конце Занятия 58.
Ссылки на занятия, начиная с переменного тока, даны в конце Занятия 70 .