Какое удлинение x пружины произойдёт после замыкания ключа, если известны данные о полосовом магните, пружине и катушке с током?

Физика 11 класс Электромагнетизм удлинение пружины пружина полосовой магнит катушка с током физика пружины закон Гука электрический ток магнитное поле механика физические законы Новый

Чтобы ответить на вопрос о том, какое удлинение x пружины произойдет после замыкания ключа, необходимо учитывать несколько физических факторов. Давайте разберем шаги решения этой задачи.

Шаг 1: Определение силы, действующей на пружину

Когда ключ замыкается, через катушку начинает течь ток. Этот ток создает магнитное поле, которое взаимодействует с полосовым магнитом. Сила, действующая на пружину, определяется по формуле:

• F = B * I * L,

где:

• F - сила, действующая на пружину (в Н);
• B - магнитная индукция (в Тл);
• I - сила тока (в А);
• L - длина проводника в магнитном поле (в м).

Шаг 2: Определение удлинения пружины

Сила, действующая на пружину, вызывает её удлинение. Удлинение пружины можно найти с помощью закона Гука:

• x = F / k,

где:

• x - удлинение пружины (в м);
• F - сила, действующая на пружину (в Н);
• k - коэффициент жесткости пружины (в Н/м).

Шаг 3: Подставление значений

Теперь, когда у нас есть формулы, нам нужно подставить известные значения:

1. Сначала рассчитайте силу F, используя данные о магнитной индукции, силе тока и длине проводника.
2. Затем, используя полученное значение силы, подставьте его в формулу для удлинения пружины, где k - это коэффициент жесткости пружины.

Пример

Допустим, у нас есть следующие данные:

• B = 0.1 Тл;
• I = 2 А;
• L = 0.5 м;
• k = 200 Н/м.

Сначала рассчитаем силу:

• F = 0.1 * 2 * 0.5 = 0.1 Н.

Теперь найдем удлинение пружины:

• x = 0.1 / 200 = 0.0005 м или 0.5 мм.

Таким образом, после замыкания ключа пружина удлинится на 0.5 мм.