Плоский виток площею 10 см^2 поміщений в однорідне магнітне поле перпендикулярно до ліній індукції. Опір витка 1 Ом. Який струм протече витком, якщо магнітна індукція поля зменшуватиметься зі швидкістю 0, 01 Тл/с?

Найти: E, φ

Дано:

m=2⋅10−4кг

l=0,5м

∠AOB=90∘

ε=1

g=10м/с2

k=14πε0ε=9⋅109ф/м

На каждый из зарядов (см. рисунок) действуют три силы: сила тяжести - mg→ ; сила натяжения нити - T⃗  и сила Кулона - F⃗ . Поскольку система зарядов находится в равновесии - геометрическая сумма сил равна нулевому вектору

mg→+T⃗ +F⃗ =0

спроецируем это равенство на оси координат с учетом того, что α=45∘ и cosα=sinα

x: Tcosα=mg

y: Tcosα=F=kq2l2

q=mgl2k−−−−−√

E⃗ =E⃗ 1+E⃗ 2

E1=E2=kql2=kmgl2−−−−√

E=2kmgl2−−−−−√

φ=2φ1=2kql=2kmg−−−−√

Объяснение:

Пусть при прохождении точки π/2 шарик будет иметь скорость V2.

Заметим, что при прохождении точки π/2 шарик должен иметь неотличимое натяжение нити, иначе она согнется и полный оборот не получится.

Тогда по второму закону Ньютона имеем: mg = ma, т.е. a = g

Центростремительное ускорение шарика в точке π/2: g = V2^2 / R => V2^2 = g R

Теперь прибегнем к закону сохранения энергии (в точке -π/2 и π/2). Получаем (V1 -  начальная скорость шарика, которую мы ищем):

mV1^2 / 2 = mV2^2/2 + mg2R

mV1^2 / 2 = (mgR + 4mgR) / 2

mV1^2 = 5mgR

V1 = √5gR