The solution at revision #14662 of , by emixter. This is not the current version.

Условие

11.2.14∗. На непроводящем кольце массы и радиуса равномерно распределен заряд . Кольцо может свободно вращаться вокруг своей оси. В начальный момент кольцо покоится. В центральной области кольца радиуса имеется перпендикулярное плоскости кольца магнитное поле, индукция которого равномерно уменьшается до нуля. Какую угловую скорость приобретет кольцо к моменту исчезновения поля? Изменится ли результат, если индукция будет уменьшаться до нуля неравномерно? Индукцией магнитного поля, создаваемой вращающимся кольцом, пренебречь.

Решение

Изменение магнитного поля в кольце должно создавать индуцированный ток, но кольцо у нас непроводящее. Вместо этого на кольце равномерно распределен заряд и оно способно свободно вращаться. Поэтому вместо индуцированного тока у нас появляется вращательное движение кольца как единого проводника.

Возникающая ЭДС индукции в кольце:

Эта ЭДС приводит к циркуляции электрического поля, которое, в свою очередь, действует на заряд кольца, сообщая ему момент вращения.

Поток магнитной индукции:

поскольку поле пронизывает только область радиуса .

Подставим (2) в (1):

Заряды на кольце испытывают действие электродвижущей силы. Величина циркуляции электрического поля:


Сила, действующая на кольцо со стороны электрического поля:

Соответственно момент силы:

Подставим выражение для ЭДС:

Запишем основное уравнение вращательного движения:

где - момент инерции кольца относительно оси вращения.

Разделим переменные и проинтегрируем (индукция магнитного поля меняется от до 0):


Отсюда:

Поскольку определяется интегралом от момента силы, который пропорционален изменению потока магнитного поля, а это изменение зависит только от начального и конечного значений , а не от того, как именно поле убывало. Поэтому результат для не изменится.

Ответ

Не изменится.