Решение на момент правки #22268 от , автор igor. Это не текущая версия.

Условие

11.5.26∗. Внутри проводящей цилиндрической оболочки создано магнитное поле. Оболочке сообщается скорость таким образом, что она начинает сжиматься к оси, не теряя симметрии. Найдите максимальную индукцию магнитного поля, которая может быть получена таким способом, если начальная индукция Тл, кмс, начальный радиус оболочки см, ее толщина см, плотность материала оболочки гсм. Найдите максимальное магнитное давление, действующее на оболочку. Электрическим сопротивлением оболочки пренебречь.

Решение

Максимальное поле

Запишем сохранение энергии после небольшого сжатия с начала процесса, когда площадь сечения трубы изменилась с до ():

где есть длина трубы, есть масса трубы, есть скорость оболочки (по симметрии одинакова во всех точках).

С учетом сохранения потока через сечение трубы

и

получаем

И максимум при (по сохранению потока индукция при сжатии растет, значит скорость при каждом небольшом сжатии)

Тл

Максимальное магн. давление

Выберем произвольную элементарную площадку на трубе длиной вдоль оси трубы и длиной вдоль тока, циркулирующего в трубе по окружностям в плоскостях, поперечных оси трубы.

Эта элементарная площадка близи себя создает индукцию с одинаковым модулем по обе стороны от нее (внутри и снаружи трубы).

Также по обе стороны от нее индукция создается всеми остальными внешними токами по отношению к этой площадке. И вследствие малости площадки по обе стороны вблизи от нее поле остальных токов постоянно по величине и направлению.

Результирующая индукция внутри трубы равна (труба длинная считаем), снаружи результрующая равна . Из сказанного выходит, что поле от остальных токов через площадку равно .

Давление на площадку магнитное создается силой Ампера от поля внешних к площадке токов

C учетом

получим

Па

Примечание: в ответах задачника мелкие опечатки.

Литература

[1] А.Черноцан. Давление поля. Квант 6 (1999).

[2] С. Гордюнин. «Идеальные проводники и кинетическая индуктивность». В: Квант 4 (1996), с. 40—41.

Ответ