Если плоскость рамки площадью 40 см2 параллельна силовым линиям магнитного поля и по ней течет ток с силой 1А, то магнитный момент рамки равен

Объяснение:

Дано:

U=270 B

R2 = 12 Ом

R4 = 22 Ом

R5 = 16 Ом

R6 = 10 Ом

L2 = 14 мГн

L3 = 8 мГн

C1 = 11 мкФ

C3 = 22 мкФ

ν = 50 Гц

_________

1)

Находим активное сопротивление цепи:

R = R2+R4+R5+R6 = 12+22+16+10 = 60 Ом

2)

Находим реактивные сопротивления катушек:

XL = XL2+XL3 = 2π*ν*L2+2π*ν+L3 = 2π*ν*(L2+L3)=

=2*3,14*50*(14+8)*10⁻³ ≈ 69 Ом

3)

Находим реактивное сопротивление емкостей:

Xc = Xc1+Xc3 = 1 / (2π*ν*C1) + 1/(2π*ν*C3) = 1/(2π*ν)*(1/C1+1/C3) =

= 1/(2*3,14*50) * (1/11*10⁻⁶+1/22*10⁻6) ≈ 1/(2*3,14*50)*(1/11e-6+1/22e-6)≈434 Ом

4)

Находим общее сопротивление цепи:

Z = √ (R²+ (Xc-XL)²) = √ (60² + (434-69)²) ≈ 670 Ом

5)

Находим общий ток:

I = U / Z = 270 / 670 ≈ 0,4 А

6)

Находим активную мощность:

P =I²*R = 0,4²*60 = 9,6 Вт

7)

Ну а теперь последовательно находим напряжения на элементах цепи:

Резисторы:

U2 = I*R2 = 0,4*12 = 4,8 B

U4 = I*R4 = 0,4*22 = 8,8 B

U5 = I*R5 = 0,4*16 = 6,4 B

U6 = I*R6 = 0,4*10 = 4,0 B

На катушках:

UXL2 = 2*π*ν*L2*I = 2*3,14*50*14*10⁻³ *0,4 ≈ 1,8 B

Аналогично на XL3 (рассчитать самостоятельно!)

Напряжение на конденсаторах:

UXc1 = I*(1/(2π*ν*C) = 0,4*1/(2*3,14*50*11*10⁻⁶) ≈ 116 В

(Аналогично  на другом конденсаторе рассчитать самостоятельно)

Электрическая схема:

Пусть при прохождении точки π/2 шарик будет иметь скорость V2.

Заметим, что при прохождении точки π/2 шарик должен иметь неотличимое натяжение нити, иначе она согнется и полный оборот не получится.

Тогда по второму закону Ньютона имеем: mg = ma, т.е. a = g

Центростремительное ускорение шарика в точке π/2: g = V2^2 / R => V2^2 = g R

Теперь прибегнем к закону сохранения энергии (в точке -π/2 и π/2). Получаем (V1 -  начальная скорость шарика, которую мы ищем):

mV1^2 / 2 = mV2^2/2 + mg2R

mV1^2 / 2 = (mgR + 4mgR) / 2

mV1^2 = 5mgR

V1 = √5gR