Тип 25 № 51476 
Электродинамика (расчетная задача высокого уровня). Электродинамика
i
Из никелиновой проволоки с удельным сопротивлением ρ = 42 · 10–8 Ом·м и площадью поперечного сечения S = 0,2 мм2 изготовлен прямоугольный контур KLMN с диагональю KM (см. рисунок). Стороны прямоугольника KL = l1 = 20 см и LM = l2 = 15 см. Контур подключён за диагональ KMM к источнику постоянного напряжения с ЭДС ℰ = 1,5 В и помещён в однородное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого параллелен сторонам KL и NM и равен по модулю 0,1 Тл. Чему равен модуль результирующей сил, с которыми магнитное поле действует на контур? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на сто́роны контура и его диагональ со стороны магнитного поля. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
Решение. 
1. При подключении контура к источнику напряжения по его сторонам и диагонали потекут токи I1, I2 и I3 (см. рисунок). Проводники KNM, KLM и KM соединены параллельно, следовательно, 
и 
где 
а 
и 
— сопротивления соответствующих проводников.
2. Со стороны магнитного поля на проводники LM и KN, перпендикулярные индукции магнитного поля, а также на диагональ KM действуют силы Ампера, равные по модулю
где 
По правилу левой руки силы Ампера параллельны друг другу и направлены к наблюдателю, на проводники KL и NM силы Ампера не действуют, так как эти сто́роны проводника параллельны вектору 
Таким образом, модуль результирующей силы 
3. Выполним преобразования, получим:
Следовательно,
Ответ: 
Критерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3 |
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2 |
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи | 1 |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: 
= 1,7 · 10−8 Ом · м и площадью поперечного сечения S = 0,2 мм2 изготовлен прямоугольный контур KLMN с диагональю KM (см. рис.). Стороны прямоугольника KL = l1 = 20 см и LM = l2 = 15 см. Контур подключили за диагональ к источнику постоянного напряжения с ЭДС 
= 1,4 В и поместили в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,1 Тл, параллельной сторонам KN и LM. С какой результирующей силой магнитное поле действует на контур? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на контур. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
и 
где 
и 
— сопротивления соответствующих проводников.
и 
где 
По правилу левой руки силы Ампера параллельны друг другу и направлены к наблюдателю, на проводники KN и ML сила Ампера не действует. Таким образом, результирующая сила 
и 
