Чему равна сумма моментов всех приложенных к телу сил если тело под действием данных сил находится в равновесии

Если тело находится в равновесии, то есть не двигается и не вращается, по правилу моментов сумма моментов этих сил должна равняться нулю.

осмотрим, как влияет э.д.с. самоиндукции на процесс установления тока в цепи, содержащей индуктивность.

в цепи, представленной на схеме 10.10, течёт ток. отключим источник e, разомкнув в момент времени  t  = 0 ключ  к. ток в катушке начинает убывать, но при этом возникает э.д.с. самоиндукции, поддерживающая убывающий ток.

рис. 10.10.

запишем для новой схемы 10.10.b  уравнение правила напряжений кирхгофа:

.

разделяем переменные и интегрируем:

пропотенцировав последнее уравнение, получим:

.

постоянную интегрирования найдём, воспользовавшись начальным условием: в момент отключения источника  t  = 0, ток в катушке  i(0) =  i0.

отсюда следует, что  c  =  i0  и поэтому закон изменения тока в цепи приобретает вид:

                                                  .                                              (10.7)

график этой зависимости на рис. 10.11. оказывается, ток в цепи, после выключения источника, будет убывать по экспоненциальному закону и станет равным нулю только спустя  t  = ¥.

рис. 10.11.

вы и сами теперь легко покажете, что при  включении  источника (после замыкания ключа  к) ток будет нарастать тоже по экспоненциальному закону, асимптотически приближаясь к значению  i0  (см. рис. 10.

                                                  .                                    (10.8)

но вернёмся к первоначальной размыкания цепи.

мы отключили в цепи источник питания (разомкнули ключ  к), но ток — теперь в цепи 10.8.b  — продолжает течь. где черпается энергия, обеспечивающая бесконечное течение этого убывающего тока?

ток поддерживается электродвижущей силой самоиндукции e =  . за время  dt  убывающий ток совершит работу:

da  = eси×i×dt  = –lidi.

ток будет убывать от начального значения  i0  до нуля. проинтегрировав последнее выражение в этих пределах, получим полную работу убывающего тока:

                                        .                          (10.9)

совершение этой работы сопровождается двумя процессами: исчезновением тока в цепи и исчезновением магнитного поля катушки индуктивности.

с чем же связана была выделившаяся энергия? где она была локализована? располагалась ли она в проводниках и связана ли она с направленным движением носителей заряда? или она локализована в объёме соленоида, в его магнитном поле?

опыт даёт ответ на эти вопросы:   энергия электрического тока связана с его магнитным полем и распределена в пространстве, занятом этим полем.

несколько изменим выражение (10.9), учтя, что для длинного соленоида справедливы следующие утверждения:

          l  = m0n2sl          (10.5) — индуктивность;

          b0  = m0ni0          (9.17) — поле соленоида.

эти выражения используем в (10.9) и получим новое уравнение для полной работы экстратока размыкания, или — начального запаса энергии магнитного поля:

                              .                          (10.10)

здесь  v  =  s×l  — объём соленоида (магнитного

энергия катушки с током пропорциональна квадрату вектора магнитной индукции.

разделив эту энергию на объём магнитного поля, получим среднюю плотность энергии:

  [].                                      (10.11)

это выражение похоже на выражение плотности энергии электростатического поля:

.

обратите внимание: в сходных уравнениях, если e0  — в числителе, m0  — непременно в знаменателе.

зная плотность энергии в каждой точке магнитного поля, мы теперь легко найдём энергию, в любом объёме  v  поля.

локальная плотность энергии в заданной точке поля:

.

значит,  dw  = wdv  и энергия в объёме  v  равна:

.

2.
Дано:
m = 1.5 кг
t к. = 20
t н. = 420
Лямбда - 12 *10^4 Дж/кг
c = 380 Дж/кг*с
Найти:
Q = ?
Решение:
Q= Q1+ Q2
Q 1 = лямбда * m = 180000 (Дж)
Q2 = cm(tк.-tн.)=380*1.5*400=228000
Q = 180000+228000=408000 (Дж)
ответ: 408000 Дж.
3.
Дано:
m = 200 г = 0.2 кг
t н. = 50
t к. = 100
q = 30*10^6 Дж/кг
c = 4200 Дж/кг*с
L = 2.3*10^6 Дж/кг
Найти:
m = ?
Решение:
Q1=Q2
Q1=cm(t к. - t н.) + Lm
Q2=qm
cm(t к. - t н.) = qm
m= cm(t к. - t н.)/q
m = 4200*0,2*50 + 2300000*0.2/45000000=0.011 (кг)
ответ: 0.011 кг.
4.
Дано:
c воды = 4200 Дж/кг*с
с льда = 2100 Дж/кг*с
m = 0.2 кг
t н. = -10
t пл = 0
t кон. = 50
"Лямбда" - 34*10^4 дж/кг
"Эта" - 12.5% = 0.125
q = 27000000 Дж/кг
Найти:
Q=Q1+Q2+Q3
Q1=cmΔt = 2100*2*10=42000 (Дж)
Q2="лямбда" * m = 34*10^4*2=680000 (Дж)
Q3=cmΔt = 4200*2*50=4200000 (дж)

Q= 42000+68000+4200000=4922000 (дж)
m= Q/"эта"*q
m = 4922000/0.125*27000000 =0.33 (кг)
ответ: 0.33 кг.