Расчётная задача высокого уровня по электродинамике · 56 заданий
- Задание №25№25
Главная оптическая ось тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 20 см и точечный источник света S находятся в плоскости рисунка. Точка S нах…
Ход луча, прошедшего линзу под произвольным углом к…
- Задание №25№25
В дно водоёма глубиной 3 м вертикально вбита свая, целиком скрытая под водой. Угол падения солнечных лучей на поверхность воды равен 30°. Свая отбрасы…
Законы преломления света
- Задание №25№25
Точечный источник света движется со скоростью v по окружности вокруг главной оптической оси собирающей линзы в плоскости, параллельной плоскости линзы…
Формула тонкой линзы
- Задание №25№25
Тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием F находится между двумя точечными источниками света на расстоянии d = 15 см от одного из них. Источники…
Формула тонкой линзы
- Задание №25№25
Груз на пружине совершает гармонические колебания перпендикулярно главной оптической оси собирающей линзы с оптической силой 5 дптр (см. рисунок). С п…
Собирающие и рассеивающие линзы
- Задание №25№25
На двойном фокусном расстоянии от рассеивающей линзы с оптической силой −10 дптр на её главной оптической оси расположен точечный источник света. Линз…
Собирающие и рассеивающие линзы
- Задание №25№25
Нижняя грань AC прозрачного клина посеребрена и представляет собой плоское зеркало. Угол при вершине клина α = 30°. Луч света падает из воздуха на кли…
Законы отражения света
- Задание №25№25
Математический маятник совершает колебания в плоскости рисунка с амплитудой A = 1 см. Равновесное положение нити маятника находится на расстоянии l =…
Собирающие и рассеивающие линзы
- Задание №25№25
Равнобедренный прямоугольный треугольник ABC расположен перед тонкой собирающей линзой оптической силой 2,5 дптр так, что его катет AC лежит на главно…
Собирающие и рассеивающие линзы
- Задание №25№25
Квадрат со стороной a = 20 см расположен в плоскости главной оптической оси тонкой собирающей линзы с оптической силой D = 2 дптр так, что две его сто…
Собирающие и рассеивающие линзы
- Задание №25№25
В закрытом сосуде постоянного объёма находился воздух при нормальных условиях. Его нагрели электрическим нагревателем, сила тока в котором I = 2 А при…
Работа электрического тока. Закон Джоуля – Ленца
- Задание №25№25
Металлический стержень, согнутый в виде буквы П, закреплён в горизонтальном положении (см. рисунок). На параллельные стороны стержня опирается конц…
Сила Ампера, её направление и величина
Квадратная проволочная рамка со стороной l = 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией B→. На рисунке изображена зависимость проекции вектора B→ на перпендикуляр к плоскости рамки от времени. За время t = 10 с в рамке выделилось количество теплоты, равное 0,16 мДж. Определите сопротивление рамки R.
Решение
Решение:
Обозначения. l=10 см =0,1 м — сторона рамки, S=l2=0,01 м² — площадь рамки, t=10 с — полное время наблюдения, Q=0,16 мДж =1,6⋅10−4 Дж — выделившееся количество теплоты, R — искомое сопротивление рамки, ε1 и ε2 — ЭДС индукции на первом и втором участках графика, t1 и t2 — длительности этих участков.
Используемые законы. Магнитный поток через рамку Φ=BnS, где Bn — проекция вектора B на нормаль к плоскости рамки. По закону электромагнитной индукции Фарадея ε=ΔtΔΦ=SΔtΔBn. По закону Джоуля—Ленца за время Δt при постоянной ЭДС выделяется теплота ΔQ=Rε2Δt (рамка замкнута сама на себя, её полное сопротивление R).
1. Скорости изменения поля по графику. График состоит из двух прямолинейных участков, на каждом из них Bn меняется равномерно, поэтому ЭДС на каждом участке постоянна.
- 0≤t≤4 с: Bn убывает от 0,6 Тл до −0,4 Тл, значит ΔtΔBn1=4 с1,0 Тл=0,25 Тл/с, t1=4 с.
- 4 с≤t≤10 с: Bn растёт от −0,4 Тл до 0,2 Тл, значит ΔtΔBn2=6 с0,6 Тл=0,1 Тл/с, t2=6 с.
2. ЭДС индукции.
ε1=S⋅0,25=0,01⋅0,25=2,5⋅10−3 В; ε2=S⋅0,1=0,01⋅0,1=1,0⋅10−3 В.
3. Полная теплота и сопротивление.
Q=Rε12t1+Rε22t2⇒R=Qε12t1+ε22t2.
R=1,6⋅10−4(2,5⋅10−3)2⋅4+(10−3)2⋅6=1,6⋅10−42,5⋅10−5+6⋅10−6=1,6⋅10−43,1⋅10−5≈0,19 Ом.
Ответ: R≈0,19 Ом (примерно 0,2 Ом).