Проволочное кольцо площадью 1 м
2
находится в однородном магнитном поле так, что линии индукции перпендикулярны его плоскости. Индукция магнитного поля равна 20 мТл. Если его повернуть на угол 180
∘
модуль изменения магнитного потока, пронизывающего кольцо, будет равен
Дано:
С₁, С₂, С₃ = С
W₁/W₂ - ?
Формула энергии электрического поля:
W = q²/(2C)
На участке между конденсатором 1 и параллельно соединёнными конденсаторами 2, 3 происходит движение зарядов - ток. Этот ток проходит через узел, после которого течёт по двум направлениям. Так как конденсаторы 2 и 3 имеют одинаковую ёмкость, то ток, входящий в узел, раздваивается. То есть по каждому из двух направлений идёт ток силой, равной половине исходной. Что такое сила тока? Это отношение заряда ко времени:
I = q/t
Формула энергии электрического поля не содержит силу тока, потому что она отражает следствие (накопленный заряд), а не причину (процесс перетекания заряда, то есть ток). Выразим q:
q = I*t
Теперь обозначим заряд на обкладках конденсатора 1 как q₁, на обкладках конденсаторов 2 и 3 - как q₂, q₃. Учитывая то, что процессы перетекания происходят за одно и то же время t, а также учитывая выше сказанное про узел, получаем:
q₁ = I*t
q₂ = (I/2)*t = (I*t)/2
q₃ = (I/2)*t = (I*t)/2
То есть, выходит, что:
q₂ = q₃ = q₁/2
Теперь подставим заряды в формулу энергии электрического поля, учтём равенство емкостей конденсаторов 1 и 2 (C₁ = C₂ = C):
W₁ = q₁²/(2C)
W₂ = q₂²/(2C) = (q₁/2)²/(2C) = (q₁²/4)/(2С) = (q₁²/(2С)) / 4
ответ очевиден:
W₁/W₂ = (q₁²/(2C)) : (q₁²/(2С)) / 4 = (q₁²/(2C)) * 4 / (q₁²/(2С)) = 4
ответ: в 4 раза.
Для проведения эксперимента нам понадобится брусок с разными гранями(чтобы высота не была равна ширине), динамометр, нить и какая-либо гладкая поверхность(гладкая - в смысле без ям и бугром, подойдет стол)
Также забыл - в бруске должен быть крюк, или что-нибудь другое за что зацепим нить.
Сначала закрепим брусок на грани с большей площадью и, прикрепив к нему нить с динамометром, будем "тащить" его по столу, желательно равномерно(даже обязательно, потому что только при равномерном движении сила упругости пружины динамометра будет равна силе трения). Запишем показания динамометра в таблицу(или на листик)
Затем перевернем брусок на грань с меньшей площадью и проделаем то же самое. Также запишем показания в таблицу. Исходя из показаний получим, что от площади поверхности сила трения не зависит. Показания могут немного колебаться, т.к. стол может быть слегка неровным, тело может двигаться с небольшим ускорением, т.к. идеально равномерного движения практически невозможно добиться.