Logo
Logo

Опыт Толмена и Стюарта

1  1.00 Определите полный момент инерции $J$ катушки с проводом. Ответ выразите через $J_{0}$, $m$, $\omega_{0}$.

1 Полный момент инерции (1) 1.00
2  1.00 Определите зависимость угловой скорости вращения катушки $\omega(t)$ от времени $t$. Ответ выразите через $J$, $M$, $\omega_{0}$.

1 Уравнение движения (2) 0.25
2 Время остановки (3) 0.25
3 Зависимость угловой скорости от времени (4) 0.50
3  1.00 Определите зависимость силы тока в цепи катушки $I(t)$ от времени $t$. Ответ выразите через $J$, $M$, $r$, $l$, $R$ и $m_{e}$, $e$ — массу и заряд электрона, соответственно.

1 Уравнение эффективного поля (5) или (6) 0.25
2 Закон Ома (7) 0.25
3 Зависимость тока от времени (8) 0.50
4  2.00 Гальванометр зафиксировал протекший через него электрический заряд $Q$. Выразите отношение заряда электрона к его массе $e/m_{e}$ через $\omega_{0}$, $r$, $l$, $R$, $Q$.

1 Количество протекшего через гальванометр заряда (9) 1.00
2 Отношение заряда электрона к его массе (10) 1.00
5  1.00 Найдите максимальное значение тока $I_{\max}$ в катушке. Ответ выразите через $J$, $M$, $r$, $R$, $m_{e}$, $e$. Изобразите примерный график зависимости $I(t)$.

1 Уравнение для силы тока (11) 0.25
2 Максимальная сила тока (12) 0.25
3 Качественный график зависимости 0.50
6  1.00 Найдите максимальную энергию $W_{0}$, запасенную в катушке. Ответ выразите через $J$, $M$, $r$, $R$, $m_{e}$, $e$, $n$, $h$ и магнитную постоянную $\mu_{0}$.

1 Максимальная энергия (13) 1.00
7  3.00 Поток $S$ электромагнитной энергии через единицу площади поверхности определяется вектором Пойнтинга, который перпендикулярен электрическому и магнитному полю и равен по модулю $S=\frac{1}{\mu_{0}}EB\sin\alpha$, где $E$ — вектор напряженности электрического поля, $B$ — вектор магнитной индукции, а $\alpha$ — угол между ними (смотрите рисунок ниже).
Определите электромагнитную энергию $W$, проходящую через боковую поверхность катушки за время нарастания тока, и электромагнитную энергию $W^{'}$, проходящую через боковую поверхность за время убывания тока. Ответ выразите через $l$, $r$, $M$, $J$, $n$, $R$, $m_{e}$, $e$, $\mu_{0}$.

1 Магнитное поле (14) 0.50
2 Закон электромагнитной индукции (15) 0.50
3 Вихревое электрическое поле (16) 0.50
4 Вектор Пойнтинга (17) 0.50
5 Электромагнитная энергия (18) 0.50
6 Электромагнитная энергия (19) 0.50