Question

Плотность бруска меди в форме прямоугольного параллелепипеда равна 8 960 кг/м3, его удельное сопротивление 0.017 Ом мм2 м. Длина бруска равна 30 см, его ширина и высота равны 3 см. Этот брусок поместили в магнитное поле 1 Тл. Определите, какое напряжение необходимо приложить к дальним торцам, чтобы этот брусок 2 оторвался от земли. Ускорение свободного падения д = 10 м/с2. Ответ выразите в мкВ, откруглите до сотен

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

1)

Объем бруска:

V = a·b·c = 30·3·3 = 270 см³ = 270·10⁻⁶ м³

2)

Масса бруска:

m = ρ·V = 8960·270·10⁻⁶ ≈ 2,4 кг

3)

Сила тяжести бруска:

F = m·g = 2,4·10 = 24 Н             (1)

4)

Сопротивление бруска:

R = ρ₁·a / (b·c) = 0,017·300 / (30·30) ≈ 5,67·10⁻³ Ом

Сила тока:

I = U / R = U / (5,67·10⁻³) ≈ 176,5·U   А

Сила Ампера:

Fₐ = B·I·a = 1·176,5·0,30·U ≈ 53·U  Н        (2)

5)

Приравняем (2) и (1):

53·U = 24

Напряжение:

U = 24 / 53 ≈ 0,45 В

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобятся следующие формулы:

1. Вес тела: F = m * g, где F - сила тяжести (в ньютонах), m - масса тела (в килограммах), g - ускорение свободного падения (около 9.8 м/с² на Земле).

2. Разность потенциалов (напряжение): U = R * I, где U - разность потенциалов (в вольтах), R - сопротивление (в омах), I - сила тока (в амперах).

3. Сопротивление: R = ρ * (l / A), где R - сопротивление (в омах), ρ - удельное сопротивление материала (в омах на метр), l - длина тела (в метрах), A - площадь поперечного сечения тела (в квадратных миллиметрах).

Давайте применим эти формулы для решения задачи.

Расчет силы тяжести

Масса тела можно вычислить, используя плотность и объем тела:

m = V * ρ, где V - объем тела (в кубических миллиметрах).

Объем прямоугольного параллелепипеда можно вычислить, умножив его длину, ширину и высоту:

V = l * w * h, где l - длина (в миллиметрах), w - ширина (в миллиметрах), h - высота (в миллиметрах).

Теперь у нас есть масса тела. Мы можем вычислить силу тяжести, умножив массу на ускорение свободного падения:

F = m * g

Расчет сопротивления

Сопротивление можно вычислить, используя удельное сопротивление материала, длину и площадь поперечного сечения тела:

R = ρ * (l / A), где ρ - удельное сопротивление (в омах на метр), l - длина (в метрах), A - площадь поперечного сечения (в квадратных миллиметрах).

Расчет напряжения

Теперь у нас есть сила тяжести и сопротивление. Мы можем вычислить напряжение, используя формулу разности потенциалов:

U = R * I

Сила тока (I) равна 0, так как в задаче не указано, что через брусок проходит электрический ток.

Расчет напряжения для отрыва бруска от земли

Нам нужно найти напряжение, при котором брусок оторвется от земли. Найдем максимальное напряжение (U_max), при котором сила тяжести равна силе, создаваемой магнитным полем:

U_max = F / q, где F - сила тяжести (в ньютонах), q - заряд (в кулонах).

Сила, создаваемая магнитным полем, равна:

F_magnetic = B * I * l, где B - индукция магнитного поля (в теслах), I - сила тока (в амперах), l - длина тела (в метрах).

Так как брусок не проводник, то сила тока равна нулю.

Индукция магнитного поля B равна 1 Тл (тесла).

Подставим значения в формулу для F_magnetic:

F_magnetic = 1 * 0 * 0.3

Теперь у нас есть F_magnetic и F. Приравняем их и решим уравнение относительно U:

F = F_magnetic

m * g = B * I * l

m * g = 1 * 0 * 0.3

m * g = 0

У нас получилось, что m * g = 0. Это означает, что сила тяжести равна нулю, и брусок не будет отрываться от земли в магнитном поле.

Таким образом, для отрыва бруска от земли необходимо приложить бесконечное напряжение.

Ответ: Для того чтобы брусок оторвался от земли, необходимо приложить бесконечное напряжение.