Решение на момент правки #19092 от , автор igor. Это не текущая версия.

Условие

11.5.15∗. Почему ответ задачи не зависит от формы концов снаряда?

Решение

Считаем что поле внутри снаряда равно нулю Поле вне снаряда равно внешенему магнитному полю .

Покажем сначала, что уже находящийся полностью внутри соленоида сверхпроводник (СП) при движении вдоль оси соленоида не создает изменение магнитного потока в соленоиде.

Считаем, такой СП произвольной формы с осевой симметрией, где ось симметрии лежит пусть на оси соленоида. Считаем, в пределах одного втика соленоида площадь попеперечного сечения СП постоянна (поперечное сечение поперек скорости ). Визуализация ниже (обозначения далее):

Магнитный поток через соленоид при имеющемся в нем СП:

где есть площадь поперечная и число витков соленоида, есть площадь поперечного сечения СП на -ом витке соленоида, есть количество витков, секущих СП.

По этой формуле видим, что магнитный поток в таком случае не зависит от положения СП, значит, при смещении его вдоль оси этот магнитный поток не изменится. Как следствие нет и напряжения на выводах соленоида (см. закон электромагн. индукции).

Получается, что изменение магнитного потока СП, который входит снаружи в соленоид. Мгновенное значения ЭДС индукции в соленоиде равно минус отношению малого изменения магнитного потока к малому времени за счет добавления элемента длины снаряда с площадью поперечного сечения , занимающего витков соленоида. тогда пишем:

Можно записать , где есть длина соленоида. Тогда предыдущее с учетом и (где есть число витков на единицу длины соленоида) переписывается

Величины постоянны. ЭДС есть функция площади поперечного сечения СП и она прямо пропорциональна . Значит, максимум при максимуме , а максимум у снаряда достигается на основной его цилиндрической части, не на концах.

Ответ

Максимум ЭДС в соленоиде отвечает максимуму поперечного сечения снаряда, а максимум у снаряда достигается на основной его цилиндрической части, не на концах.