Updated 9.1.1-9.1.4 solutions

astrosander edited
revision #9830 parent #9018 GitHub f33e70f ← older newer →
@@ -1,30 +1,40 @@
−<html>
− <head>
− <title>Решебник Савченко</title>
−
− <meta name="keywords" content="решение, савченко, оливер, яковлевич, о.я., сборник задач по физике, решебник">
− <meta name="description" content="Решение задачника Савенко О.Я.">
− <meta http-equiv="content-language" content="ru">
− <meta charset="utf-8">
− <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
− <meta property="og:title" content="Решебник Савченко"/>
− <meta property="og:image" content="img/logo.png">
− <meta property="og:description" content="Сайт с решениями задач из сбоника задач Савенко О.Я.">
− <meta name="yandex-verification" content="6cfda41f74038368" />
+<!DOCTYPE html>
+<html lang="ru">
− <link rel="stylesheet" type="text/css" href="../../css/css-latex/style.css">
− <link rel="icon" href="../../img/logo.png" type="image/png" />
−
− <script src="../../js/jquery-1.10.1.min.js"></script>
− <script src="https://polyfill.io/v3/polyfill.min.js?features=es6"></script>
− <script id="MathJax-script" async
− src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/tex-mml-chtml.js">
− </script>
− </head>
−
− <body style="">
− <div class="container row">
− <div class="col flash"> <header class = "margin-main" style="text-align:center;">
+<head>
+ <meta charset="utf-8">
+ <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
+ <meta http-equiv="content-language" content="ru">
+ <meta name="keywords" content="решение, савченко, оливер, яковлевич, о.я., сборник задач по физике, решебник">
+ <meta name="description" content="На линейный проводник длины $l$, расположенный перпендикулярно магнитному полю, действует сила $F$, если ток в проводнике равен $I$. С какой силой магнитное поле будет действовать на: а) изогнутый под углом $\varphi$ проводник длины $l + L$, если плоскость изгиба перпендикулярна магнитному полю, а ток в проводнике равен $I_1$ б) проводник в виде полуокружности радиуса $R$, по которому течет ток $I_2$, если плоскость полуокружности перпендикулярна магнитному полю?">
+ <meta name="author" content="Aliaksandr Melnichenka">
+ <meta name="date" content="2023-10" scheme="YYYY-MM">
+ <meta property="og:title" content="На линейный проводник длины $l$, расположенный перпендикулярно магнитному полю, действует сила $F$, если ток в проводнике равен $I$. С какой силой магнитное поле будет действовать на: а) изогнутый под углом $\varphi$ проводник длины $l + L$, если плоскость изгиба перпендикулярна магнитному полю, а ток в проводнике равен $I_1$ б) проводник в виде полуокружности радиуса $R$, по которому течет ток $I_2$, если плоскость полуокружности перпендикулярна магнитному полю?">
+ <meta property="og:image" content="img/logo.png">
+ <meta property="og:description" content="На линейный проводник длины $l$, расположенный перпендикулярно магнитному полю, действует сила $F$, если ток в проводнике равен $I$. С какой силой магнитное поле будет действовать на: а) изогнутый под углом $\varphi$ проводник длины $l + L$, если плоскость изгиба перпендикулярна магнитному полю, а ток в проводнике равен $I_1$ б) проводник в виде полуокружности радиуса $R$, по которому течет ток $I_2$, если плоскость полуокружности перпендикулярна магнитному полю?">
+ <meta name="yandex-verification" content="6cfda41f74038368">
+ <title>На линейный проводник длины $l$, расположенный перпендикулярно магнитному полю, действует сила $F$, если ток в проводнике равен $I$. С какой силой магнитное поле будет действовать на: а) изогнутый под углом $\varphi$ проводник длины $l + L$, если плоскость изгиба перпендикулярна магнитному полю, а ток в проводнике равен $I_1$ б) проводник в виде полуокружности радиуса $R$, по которому течет ток $I_2$, если плоскость полуокружности перпендикулярна магнитному полю?</title>
+ <link rel="stylesheet" href="https://savchenkosolutions.com/css/css-latex/style.css">
+ <link rel="icon" href="https://savchenkosolutions.com/img/logo.png" type="image/png">
+ <script src="https://savchenkosolutions.com/js/jquery-1.10.1.min.js"></script>
+ <script async src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/mathjax/2.7.7/MathJax.js?config=TeX-MML-AM_CHTML"></script>
+ <script type="text/x-mathjax-config">
+ MathJax.Hub.Config({
+ extensions: ['tex2jax.js'],
+ jax: ['input/TeX', 'output/HTML-CSS'],
+ tex2jax: {
+ inlineMath: [['$', '$'], ['$', '$']],
+ processEscapes: true,
+ processClass: 'tex2jax',
+ ignoreClass: 'html'
+ },
+ showProcessingMessages: false,
+ messageStyle: 'none'
+ });
+ </script>
+</head>
+ <body style="">
+ <header style="text-align:center;">
<a href="../../" style="text-decoration: none;">
<div id="logo">
<span><img src="../../img/book.png"></span><span>Savchenko Solutions</span>
@@ -34,79 +44,66 @@
Solutions&nbsp;of&nbsp;Savchenko Problems&nbsp;in&nbsp;Physics <br>
<i><b>knowledge must be free</b></i>
</p>
− </header>
− </div>
−
− <div id="main" class="col col-lg-9">
− <div class="row">
− <div class="col caption">
− <h2>
− <a href="../../ru#9.1">←Назад</a>
− </h2>
− </div>
− </div>
+ </header>
+ <h3 id="back-link"><a href="../../ru#9.1">$\leftarrow$Назад</a></h3>
− <div id="1" class="row odd">
+ <h3> Условие </h3>
+ <p>
+ $9.1.3.$ На линейный проводник длины $l$, расположенный перпендикулярно магнитному полю, действует сила $F$, если ток в проводнике равен $I$. С какой силой магнитное поле будет действовать на: а) изогнутый под углом $\varphi$ проводник длины $l + L$, если плоскость изгиба перпендикулярна магнитному полю, а ток в проводнике равен $I_1$ б) проводник в виде полуокружности радиуса $R$, по которому течет ток $I_2$, если плоскость полуокружности перпендикулярна магнитному полю?
+</p>
+<center>
+ <figure>
+ <img src="statement.png"
+ loading="lazy" width="200" />
+ <figcaption>
+ К задаче $9.1.3$
+ </figcaption>
+ </figure>
+</center>
+<p>
+ </p>
− <div class="col col-lg-12">
− <h3>
− Условие:
− </h3>
− <div class="task">
− <p>
− \(9.1.3.\) На линейный проводник длины \(l\), расположенный перпендикулярно магнитному полю, действует сила \(F\), если ток в проводнике равен \(I\). С какой силой магнитное поле будет действовать на: а) изогнутый под углом \(\varphi\) проводник длины \(l + L\), если плоскость изгиба перпендикулярна магнитному полю, а ток в проводнике равен \(I_1\) б) проводник в виде полуокружности радиуса \(R\), по которому течет ток \(I_2\), если плоскость полуокружности перпендикулярна магнитному полю?
− </p>
− <div class="StatementDiv">
− <img class="Statement" src="statement.png" alt="9.1.3">
− </div>
− </div>
− <hr>
− <h3>
− Решение:
− </h3>
+ <h3>Решение</h3>
+ <p>
+ а) Из закона Ампера, находим индукцию магнитного поля $B$
+$$F_1 = Il \cdot B \Rightarrow B = \frac{F}{Il}\quad(1)$$
+при этом, чилы действующие на части провода с токами $I_1$ и $I_2$, соответсвенно
+$$F_1 = I_1l \cdot B; \quad F_2 = I_1L\cdot B$$
+Подставляем $(1)$:
+$$F_1= \frac{I_1}{I}F; \quad F_2 = \frac{I_1L}{Il}F$$
+Силу, действующую на изогнутый под углом $\varphi$ кусок провода, найдём из теоремы косинусов
+$$|\overrightarrow{F_p}| = |\overrightarrow{F_1} + \overrightarrow{F_2}| = \sqrt{{F_1}^2+{F_2}^2+2 F_1 F_2\cdot\cos \varphi}$$
+$$\boxed{|\overrightarrow{F_p}| = F\frac{I_1}{I}\sqrt{1+\frac{L^2}{l^2} + 2\frac{L}{l}\cdot\cos \varphi}}$$
+б) Для проводника из полуокружности, поспользуемся всё той же формулой для индукции магнитного поля $B$
+$$B = \frac{F}{Il}$$
+На малую часть проводника длиной $dl$, действует сила Ампера
+$$dF = B I_2~dl = B I_2R~d\theta$$
+Для нахождения силы $F$ проинтегрируем силы, действующие на каждую часть полукольца
+$$F = \int\limits_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \cos\theta dF = BI_2R\int\limits_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \cos\theta ~d\theta $$
+После математических преобразований, получаем силу действующую на полукольцо
+$$\boxed{F = 2BI_2R = 2F\frac{I_2R}{Il}}$$
− <div class="solutions">
− <p class="TxtSolutions">
− а) Найдём индукцию магнитного поля \(B\) : \(F_1 = Il \cdot B \Rightarrow B = \frac{F}{Il}\) <br> сила, действующая на части провода:\(F_1 = I_1l \cdot B = \frac{I_1}{I}F\),\(F_2 = I_1L\cdot B = \frac{I_1L}{Il}F\) <br>
−\(|\overrightarrow{F_p}| = |\overrightarrow{F_1} + \overrightarrow{F_2}| \)\(= \sqrt{{F_1}^2+{F_2}^2+2 cos(\varphi)F_1 F_2} \)\(= F\frac{I_1}{I}\sqrt{1+\frac{L^2}{l^2} + 2cos(\varphi)\frac{L}{l}}\) <br><br>
−б) \(B = \frac{F}{Il}\) <br> Для нахождения силы \(F\) проинтегрируем полукольцо \(dF = B \cdot I_2dl = B \cdot I_2Rd\theta\) <br> \(F = \int\limits_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} cos(\theta)dF = BI_2R\int\limits_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} cos(\theta)d\theta \)\(= 2BI_2R \)\(= 2F\frac{I_2R}{Il}\) <br>
− </p>
− </div>
+ </p>
− <h3>
− Ответ: a) \(\fbox{$F\frac{I_1}{I}\sqrt{1+\frac{L^2}{l^2} + 2cos(\varphi)\frac{L}{l}}$}\), б) \(\fbox{$2F\frac{I_2R}{Il}$}\)
+ <h4>Ответ</h4>
+ <p>
+ $$F\frac{I_1}{I}\sqrt{1+\frac{L^2}{l^2} + 2\cos \varphi\frac{L}{l}};\quad2F\frac{I_2R}{Il}$$
+ </p>
+ <p style="text-align: right; font-style: italic; font-size: 14;">
+ Andrei Yersh<br>
+ </p>
−
− </h3>
− </div>
− </div>
−
−
−
−
−
− </div> <footer class="row container">
+ <footer class="row container">
<br>
<p>
<small> © <strong>Savchenko Solutions</strong>, 2023-2024 <br></small>
</p>
<p>
<small>Все права принадлежат авторам. <br> Коммерческое использование материалов — с письменного разрешения авторов. <br> alex@savchenkosolutions.com <br></small>
</p>
</footer>
+ </body>
− <script type="text/javascript" src="../../js/bootstrap-affix.js"></script>
− <script type="text/javascript">
− $(function(){
− setTimeout(function () {
− $('.back-to-top').affix();
− }, 100);
−
− });
− </script>
−
−
− </body>
</html>