НОФ 2023, II кръг (областен), 10. клас — Задача 2. Магнитно поле
Олимпиада по физика 2023, областен кръг, тема за 10. клас (четвърта състезателна група) · 18 февруари 2023 г. · 10 т.
Условие
На фиг. 2 тежък прав проводник с дължина е окачен хоризонтално на две нишки и по него тече ток . Перпендикулярно на равнината, определена от проводника и нишките (равнината на листа) действа еднородно магнитно поле с индукция . При едната от възможните посоки на магнитното поле силата на опън на всяка нишка е , а когато то действа в противоположна посока – .

а) Намерете големината на индукцията на магнитното поле. [4 т.]
б) Каква трябва да бъде посоката и на колко е равна минималната големина на индукцията , при която силата на опън за всяка нишка е нула? [2,5 т.]
в) При каква посока и големина на магнитната индукция нишките ще се скъсат, ако те издържат до максимална сила на опън ? [3,5 т.]
Отговори
а)
б)
Посоката на индукцията е навътре в листа ().
в)
Посоката на индукцията е от листа към нас (); нишките се късат при .
Решение
а) Когато индукцията е насочена от листа към нас () е изпълнено равенството
[1 т.]
а при противоположна посока на полето ()
[1 т.]
където силата на Ампер е
[1 т.]
От тези уравнения намираме
[1 т.]
б) За да бъде силата на опън на всяка нишка равна на нула, трябва да уравновесява силата на тежестта . Това се постига при посока на индукцията () [0,5 т.] Тогава имаме
[2 т.]
в) Нишките се късат, когато
[1 т.]
откъдето следва, че индукцията има посока () [0,5 т.] и
[2 т.]
Оригинал в Архива: NOF2_2023_10problems.pdf · официални решения: NOF2_2023_10solutions.pdf