В постоянном однородном магнитном поле с индукцией B = 0,2 Тл находится прямоугольная проволочная рамка, сделанная из проволоки длиной 8 см, по которой пропускают ток силой I = 20 мА. Какое максимальное значение... | Яндекс.Репетитор

Версия для печати

Задание#T3846

В постоянном однородном магнитном поле с индукцией

Тл находится прямоугольная проволочная рамка, сделанная из проволоки длиной см, по которой пропускают ток силой

мА. Какое максимальное значение может иметь действующий на эту рамку момент сил Ампера?

Показать разбор

Возможное решение

Из закона Ампера следует, что максимальная сила, действующая на прямой проводник с током в магнитном поле, получается, если направление вектора перпендикулярно направлению тока в проводнике, а его длина максимальна. При этом модуль силы Ампера пропорционален длине проводника.
Максимальный момент сил Ампера, действующих на рамку с током, получается, если эти силы перпендикулярны плоскости рамки и расстояние между точками их приложения к сторонам рамки максимально (то есть максимально плечо силы).
Из этих рассуждений следует, что максимальному моменту сил Ампера соответствует случай, когда вектор лежит в плоскости рамки, направлен перпендикулярно одной из сторон рамки и при этом произведение длины одной стороны рамки на длину другой стороны максимально, то есть максимальна площадь рамки. (Можно показать, что на самом деле момент сил Ампера не изменится и при повороте вектора в плоскости рамки, но для данной задачи это несущественно.)
Максимальная площадь прямоугольной рамки достигается, когда рамка представляет собой квадрат, то есть длины её сторон равны , где – длина проволоки. Пусть вектор перпендикулярен сторонам рамки с длинами . Тогда две силы Ампера, действующие на эти стороны, равны по модулю , а момент этих сил равен . Поэтому максимальный момент сил Ампера, действующих на рамку с током в магнитном поле, равен:

Н м.

Ответ: действующий на рамку момент сил Ампера может иметь максимальное значение

м.

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: закон Ампера для силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, и определение момента силы); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка.
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи .
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в , , балла.
Максимальный балл

Это задание составили эксперты «СтатГрада» для Яндекса

Это задание в разделах:

Электродинамика (расчетная задача)

Это задание в тестах:

Тренировочный вариант ЕГЭ по физике №5

Задание#T3846

Это задание в разделах:

Это задание в тестах:

Рекомендованные задания