По горизонтальному проводнику длиной 10 см и массой 8 г проходит ток 20 А. Найдите индукцию магнитного поля, расположенную проводником так, чтобы сила тяжести была сбалансирована силой Ампера.
Дано: e = 1,6*10⁻¹⁹ Кл - заряд електрона U1 = 1000 B
U2 - ?
Работа поля по перемещению электрона: A1 = e*U1 Кинетическая энергия электрона: Ek1 = m1 * V² /2 По закону сохранения энергии Ek1 = A m1*V²/2 = e*U1 V² = 2*e*U1/m1
Кинетическая энергия протона: Ep = m2*V² /2 = m2*2*e*U1 / (2*m1) = (m2/m1)*e*U Но Ep = е*U2 U2 = Ep / е =(m2 / m1) * U1
Мы доказали, что ускоряющая разность потенциалов для протона больше ускоряющей разности потенциалов для электрона, умноженную на отношение масс протона и электрона
U2 = (1,67*10⁻²⁷ / 9,1*10⁻³¹) * 1000 ≈ 1,84 *10⁶ В = 1,84 МВ
e = 1,6*10⁻¹⁹ Кл - заряд електрона
U1 = 1000 B
U2 - ?
Работа поля по перемещению электрона:
A1 = e*U1
Кинетическая энергия электрона:
Ek1 = m1 * V² /2
По закону сохранения энергии
Ek1 = A
m1*V²/2 = e*U1
V² = 2*e*U1/m1
Кинетическая энергия протона:
Ep = m2*V² /2 = m2*2*e*U1 / (2*m1) = (m2/m1)*e*U
Но Ep = е*U2
U2 = Ep / е =(m2 / m1) * U1
Мы доказали, что ускоряющая разность потенциалов для протона больше ускоряющей разности потенциалов для электрона, умноженную на отношение масс протона и электрона
U2 = (1,67*10⁻²⁷ / 9,1*10⁻³¹) * 1000 ≈ 1,84 *10⁶ В = 1,84 МВ
Q1= - лямбда*m. ( лямбда - удельная теплота плавления олова=0,59*10^5Дж /кг, m-масса=5кг, знак минус означает, что тепло выделяется) .
Q1= - 0,59*10^5*5= - 2,95*10^5Дж.
Теперь количество теплоты, выделившееся при остывании:
Q2=c*m*(t2 - t1) . ( c-удельная теплоемкость олова=230Дж/кг*град, t1-начальная температура (температура кристаллизации) =232град, t2- конечная температура=32град) .
Q2=230*5*( 32-232)= - 2,3*10^5Дж. Все выделившееся тепло= сумме:
Q=Q1+Q2.
Q= - 2,95*10^5 - 2,3*10^5 = - 5,25*10^5Дж. (- 525кДж или - 0,525МДж).