Каков момент инерции рамки, если в напряженности магнитного поля 50А/м, рамка площадью 10см2 свободно вращается? На начальном этапе плоскость рамки совпадает с направлением индукции поля. Затем через рамку пропускают кратковременный ток силой 1А, и рамка получает угловое ускорение 100 с^-2. При условии, что вращающий момент неизменен.
Ящерка
Чтобы найти момент инерции рамки, у нас есть два начальных условия. Первое условие - в начальный момент плоскость рамки совпадает с направлением индукции магнитного поля. Второе условие - после прохождения кратковременного тока через рамку она получает угловое ускорение.
Для решения задачи воспользуемся третьим законом Ньютона для вращательного движения:
\[M = I\alpha\]
где \(M\) - момент силы, \(I\) - момент инерции, \(\alpha\) - угловое ускорение.
Из условия задачи известно, что вращающий момент неизменен, поэтому можно записать:
\[M = const\]
Также, для связи между моментом силы и магнитным полем, используем формулу:
\[M = BIA\]
где \(B\) - напряженность магнитного поля, \(I\) - сила тока, \(A\) - площадь контура.
По условию задачи, \(B = 50 \, А/м\) и \(A = 10 \, см^2 = 10^{-3} \, м^2\).
Теперь найдем \(I\) по формуле:
\[M = BIA \Rightarrow I = \frac{M}{BA} = \frac{const}{50 \, А/м \cdot 10^{-3} \, м^2}\]
Теперь воспользуемся вторым условием задачи - рассмотрим момент силы после прохождения кратковременного тока:
\[M = I\alpha = \frac{M}{BA} \cdot 100 \, с^{-2}\]
Упростим выражение, поделив обе части уравнения на \(M\):
\[1 = \frac{100}{BA}\]
Теперь найдем момент инерции:
\[I = \frac{M}{BA} = \frac{const}{50 \, А/м \cdot 10^{-3} \, м^2} = \frac{1}{100} \, кг \, м^2\]
Таким образом, момент инерции рамки составляет \(\frac{1}{100} \, кг \, м^2\).
Для решения задачи воспользуемся третьим законом Ньютона для вращательного движения:
\[M = I\alpha\]
где \(M\) - момент силы, \(I\) - момент инерции, \(\alpha\) - угловое ускорение.
Из условия задачи известно, что вращающий момент неизменен, поэтому можно записать:
\[M = const\]
Также, для связи между моментом силы и магнитным полем, используем формулу:
\[M = BIA\]
где \(B\) - напряженность магнитного поля, \(I\) - сила тока, \(A\) - площадь контура.
По условию задачи, \(B = 50 \, А/м\) и \(A = 10 \, см^2 = 10^{-3} \, м^2\).
Теперь найдем \(I\) по формуле:
\[M = BIA \Rightarrow I = \frac{M}{BA} = \frac{const}{50 \, А/м \cdot 10^{-3} \, м^2}\]
Теперь воспользуемся вторым условием задачи - рассмотрим момент силы после прохождения кратковременного тока:
\[M = I\alpha = \frac{M}{BA} \cdot 100 \, с^{-2}\]
Упростим выражение, поделив обе части уравнения на \(M\):
\[1 = \frac{100}{BA}\]
Теперь найдем момент инерции:
\[I = \frac{M}{BA} = \frac{const}{50 \, А/м \cdot 10^{-3} \, м^2} = \frac{1}{100} \, кг \, м^2\]
Таким образом, момент инерции рамки составляет \(\frac{1}{100} \, кг \, м^2\).
Знаешь ответ?