Цель работы: исследовать поведение проводника с током в магнитном поле.
Оборудование: источник постоянного тока, дугообразный и полосовой магниты, штатив с лапкой, проволочная катушка, реостат, ключ, соединительные провода.
Описание работы
Требуется определить (качественно), как зависит сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, от значения магнитной индукции, силы тока в проводнике и длины проводника.
Ход работы
1. Положите дугообразный магнит на стол, как показано на рисунке 1, и подвесьте одну из катушек к лапке штатива, чтобы она не касалась вставленного в неё полюса дугообразного магнита.
Рис. 1
Концы катушки подключите через реостат и ключ к источнику постоянного тока. Реостат установите на максимальное сопротивление.
2. Замкните цепь на несколько секунд и заметьте, насколько отклонится катушка от первоначального положения.
3. Изменяя положение ползунка реостата (то есть изменяя силу тока), повторите опыт 2—3 раза.
Сделайте вывод, как зависит сила, действующая на катушку, от силы тока в ней. Запишите свой вывод.
4. Заметьте величину отклонения катушки от первоначального положения при той же силе тока (то есть при том же положении движка реостата) в случае, когда в катушке находятся два магнита (дугообразный и полосовой), сложенные вместе одноимёнными полюсами, как показано на рисунке 2.
Сравнив этот опыт с предыдущим, сделайте вывод, как зависит сила, действующая на катушку с током, от значения магнитной индукции. Запишите свой вывод.
по специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «квант»
движению тела обычно препятствуют силы трения. если соприкасаются поверхности твердых тел, их относительному движению мешают силы сухого трения. характерной особенностью сухого трения является существование зоны застоя. тело нельзя сдвинуть с места, пока абсолютная величина внешней силы не превысит определенного значения. до этого момента между поверхностями соприкасающихся тел действует сила трения покоя, которая уравновешивает внешнюю силу и растет вместе с ней (рис. 1).
рис. 1.
максимальное значение силы трения покоя определяется формулой
где μ— коэффициент трения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностен; n — сила нормального давления.
когда абсолютная величина внешней силы превышает значение fтр max, возникает относительное движение — проскальзывание. сила трения скольжения обычно слабо зависит от скорости относительного движения, и при малых скоростях ее можно считать равной fтр max.
движению тела в жидкости и газе препятствуют силы жидкого трения. главное отличие жидкого трения от сухого — отсутствие зоны застоя. в жидкости или газе не возникают силы трения покоя, и поэтому даже малая внешняя сила способна вызвать движение тела. сила жидкого трения при малых скоростях пропорциональна скорости, а при больших — квадрату скорости движения.
1. при экстренной остановке поезда, двигающегося со скоростью υ = 70 км/ч. тормозной путь составил s = 100 м. чему равен коэффициент трения между колесами поезда и рельсами? каким станет тормозной путь, если откажут тормоза в одном из n = 10 вагонов? массу локомотива принять равной массе вагона; силами сопротивления воздуха пренебречь.
при торможении ускорение а поезду сообщает сила трения fтр:
где μ — масса всего состава. сила трения представляет собой равнодействующую всех сил трения, действующих на состав (рис. 2), и равна по модулю .
рис. 2.
следовательно,
и .
с другой стороны, . подставляя это значение в выражение для μ, получаем
в том случае, когда не работают тормоза у одного из вагонов, суммарная сила трения, действующая на вагоны и локомотив, равна
где m — масса одного вагона. масса всего состава равна μ = (п + 1)∙m, так что . ускорение поезда в этом случае равно
а тормозной путь равен