Задача ОГЭ по теме электромагнитизм

[zykov]

amon в сообщении #1586155 писал(а):

Если проволочка скользит по ним как по рельсам, то никакого внешнего поля не надо - проволочка и так улетит со страшной силой.

Это если её она свободна. А если её держат, так чтобы она переместилась по какой-то траектории, то не улетит.

amon в сообщении #1586155 писал(а):

возникает ЭДС, равная $\mathcal{E}=-\frac{d\Phi}{dt},$ и результат зависит от скорости движения проволочки.

ЭДС конечно зависит от скорости. А вот результат (интеграл) уже не зависит. А зависит только величины перемещения - 10см.

amon в сообщении #1586155 писал(а):

Даже если ничего никуда не двигается, источник совершает работу по поддержанию тока, равную $IUt.$

В задаче ничего не сказано про $U$. Если ничего не двигается, что напряжение на источнике тока можно считать нулём.

[zykov]

Нормальная задача.

Vicktorovna в сообщении #1586157 писал(а):

Ситуация "если ничего не двигается" в задаче изначально, как я поняла, исключена.

Фраза "если проводник переместится на 10 см" подразумивает, что "если не перемещать, то $U=0$".

[wrest]

Vicktorovna в сообщении #1586152 писал(а):

Можно как-нибудь без излишних премудростей пояснить, как внешнее магнитное поле действует именно на магнитное поле проводника с током, а не на источники этого поля - движущиеся электроны в проводнике.

Я плохо написал. Конечно, сила Ампера действует со стороны магнитного поля на ток (проводник с током).

[EUgeneUS]

Dedekind в сообщении #1586148 писал(а):

Из этого тоже не следует. Например, провод может двигаться по направлению тока, оставаясь при этом перпендикулярным вектору индукции.

Да, Вы правы. В условии (как оно приведено) направление перемещения неопределено.

-- 21.03.2023, 11:28 --

Vicktorovna в сообщении #1586154 писал(а):

Меня учили, что работу совершает СИЛА, поэтому во всех вопросах нужно отойти от редуктора, моторчика, источника тока, а перейти к силовой части этих устройств.

Всё Вы норовите куда-то перейти.
Работа это не только ценный мех сила на перемещение, но и изменение энергии.

-- 21.03.2023, 11:29 --

Vicktorovna в сообщении #1586157 писал(а):

Это уровень ОГЭ в России сегодня.
Подобных задач я могу привести очень много, задач из ОФИЦИАЛЬНЫХ источников.

Приведите, пожалуйста, данную задачу из официальных источников. Как она написана там.

-- 21.03.2023, 11:36 --

По этой задаче можно найти следующие некорректности и придирки.
От мелких к крупным.

1. Вопрос про работу применительно к источнику тока.
Вообще говоря, источник тока механическую работу не совершает, он производит электрическую энергию, которая передаётся в нагрузку. Но произнося всякие магические слова о работе над носителями зарядов внутри источника, эта придирка снимается.

2. Справедливо, что энергия, потребленная из источника, будет несколько выше, чем механическая энергия (работа сила Ампера), переданная проводнику. Разница - потери.
По-хорошему, в условии нужно было бы указать, что потерями следует пренебречь.
Но процент потерь будет зависеть от величины магнитного поля, и его можно сделать довольно небольшим.

3. В условиях, как они приведены, остаётся неопределенным направление перемещения проводника. Условия, например, не запрещают перемещение вдоль проводника. Это серьезная ошибка в условиях. Но тут нужно уточнять - это артефакт пересказа, или действительно такое давали детям.

[Vicktorovna]

wrest в сообщении #1586176 писал(а):

Я плохо написал. Конечно, сила Ампера действует со стороны магнитного поля на ток (проводник с током).

Принято, спасибо.
zykov
Не могу не ответить на Ваше:

zykov в сообщении #1586158 писал(а):

Фраза "если проводник переместится на 10 см" подразумивает, что "если не перемещать, то $U=0$".

В игры с комбинацией "ЕСЛИ...., ТО..." джентльмены играют в соседней теме, в названии которой по недоразумению упомянули меня.
ЕСЛИ Вы хотите играть в ЭТИ игры и играть здесь, ТО это подразумЕвает словоблудие.
Откровенное.
Это не ко мне...
EUgeneUS
Вам отвечаю с особым удовольствием!

EUgeneUS в сообщении #1586183 писал(а):

Всё Вы норовите куда-то перейти.

Ага. Норовлю. И не просто норовлю, а и перехожу. И даже муж не может удержать.

EUgeneUS в сообщении #1586183 писал(а):

Приведите, пожалуйста, данную задачу из официальных источников. Как она написана там.

Она приведена дословно.

EUgeneUS в сообщении #1586183 писал(а):

1. Вопрос про работу применительно к источнику тока.
Вообще говоря, источник тока механическую работу не совершает, он производит электрическую энергию, которая передаётся в нагрузку. Но произнося всякие магические слова о работе над носителями зарядов внутри источника, эта придирка снимается.

Про механическую работу источника тока я говорила с удивлением, а магические слова мои.

EUgeneUS в сообщении #1586183 писал(а):

2. Справедливо, что энергия, потребленная из источника, будет несколько выше, чем механическая энергия (работа сила Ампера), переданная проводнику. Разница - потери.
По-хорошему, в условии нужно было бы указать, что потерями следует пренебречь.
Но процент потерь будет зависеть от величины магнитного поля, и его можно сделать довольно небольшим.

Относительная величина потерь никакой роли не играет. Важно, что они джоулевы потери всегда есть.

EUgeneUS в сообщении #1586183 писал(а):

3. В условиях, как они приведены, остаётся неопределенным направление перемещения проводника. Условия, например, не запрещают перемещение вдоль проводника. Это серьезная ошибка в условиях. Но тут нужно уточнять - это артефакт пересказа, или действительно такое давали детям.

Такое действительно давали детям.

[amon]

Vicktorovna в сообщении #1586157 писал(а):

Подобных задач я могу привести очень много

Задача эта должна выглядеть примерно так: "В отрезке (не замкнутом) провода длиной ... находящемся в постоянном магнитном поле ... магическим образом создан ток ... Какую дополнительную работу совершат магические силы, если этот отрезок переместить на ... сантиметров в направлении перпендикулярном отрезку и направлению магнитного поля."

[wrest]

Ну не знаю, я б не нагнетал, всё-таки.
Реальная придирка -- что не написали что провод двигается перпендикулярно не только полю но и перпендикулярно себе. Но это может и сам ученик дописать. А остальное - сойдёт, на мой взгляд.

[Alex-Yu]

amon в сообщении #1586155 писал(а):

Под хренью подписываюсь. Даже если ничего никуда не двигается, источник совершает работу по поддержанию тока, равную $IUt.$ Если вопрос заменить на "дополнительную работу", то все равно ерунда получится, поскольку при движении проволочки возникает ЭДС, равная $\mathcal{E}=-\frac{d\Phi}{dt},$ и результат зависит от скорости движения проволочки.

Не-а, не зависит. Когда работу искать будем, все отинтегрируется. Можно через силу Ампера, можно через ЭДС Фарадея. Результат один и тот же.

[zykov]

wrest в сообщении #1586197 писал(а):

Реальная придирка -- что не написали что провод двигается перпендикулярно не только полю но и перпендикулярно себе

Может там картинка есть...

[Ignatovich]

Попробую условие сделать корректным и приведу ответ.
Прямой проводник длиной $l$ подключен к источнику ЭДС и находится в однородном магнитном поле с индукцией $B$. Ток в проводнике равен $I$. Проводник медленно переместили на расстояние $d$ в направлении, перпендикулярном вектору индукции и оси проводника. При этом в цепи выделилось количество теплоты $Q$. Пренебрегая магнитным полем тока определите работу источника ЭДС.
Ответ:

(Оффтоп)

$A=Q+IBld$

Реализовать условие в эксперименте можно например так. В зазоре между полюсами электромагнита создается почти однородное магнитное поле, резко спадающее вне зазора. В этом зазоре и перемещается длинный прямолинейный проводник. Фигурирующая в условии длина $l$ - это длина части стержня, попадающего в "однородное" магнитное поле.

[Vicktorovna]

EUgeneUS в сообщении #1586207 писал(а):

Совершенно не понятно, почему Вы это моё сообщение восприняли на свой счет.

Я всегда любой негатив воспринимаю на свой счёт. Мне так спокойнее.

-- 21.03.2023, 15:39 --

Ignatovich в сообщении #1586206 писал(а):

Реализовать условие в эксперименте можно например так. В зазоре между полюсами электромагнита создается почти однородное магнитное поле, резко спадающее вне зазора. В этом зазоре и перемещается длинный прямолинейный проводник. Фигурирующая в условии длина $l$ - это длина части стержня, попадающего в "однородное" магнитное поле.

Как Вы будете определять тепловые потери и обеспечивать постоянство тока, о которых говорится в Вашем варианте условия??

[Ende]

Выделена тема
«Относительно официальности происхождения одной задачи для ОГЭ»
В разделе «Помогите решить / разобраться (Ф)» просьба сосредоточиться на обсуждении самой задачи, а не ее происхождения.

[EUgeneUS]

Ignatovich
Я провел некоторые оценки по вопросу:

EUgeneUS в сообщении #1586207 писал(а):

Вопрос: можно ли в данной задаче пренебречь джоулевыми потерями, а если да, то при каких условиях?

1. Конечно, если проводник двигается (сколь угодно) медленно, то и потери на джоулево тепло можно сделать сколь угодно большими (буде они имеются).
2. Поэтому рассматривал свободно двигающийся проводник, для определенности - из меди.

В этом случае, потери на джоулево тепло будут равны работе силе Ампера при диаметре проводника около 7 мм.
Это много, конечно.
Но исправить положение очень просто - достаточно в несколько раз, лучше на порядок, увеличить магнитную индукцию внешнего поля. Тогда медный проводник таки приобретает вид провода (а не цилиндра "поперёк себя шире" ), при условии, что потерями на джоулево тепло в нём можно пренебречь

Но в этой задаче есть ещё другой подвох.
Впрочем, Вы его знаете:

Ignatovich в сообщении #1586206 писал(а):

Пренебрегая магнитным полем тока определите работу источника ЭДС.

Но остаётся вопрос - можно ли этим пренебречь, при значениях величин, заданных в "изначальном" условии?

[Vicktorovna]

Ниже я постаралась привести формулировку исходной задачи в таком виде, какой мне представляется наиболее отвечающем уровню ОГЭ без потерь сути.
Представим себе длиннющий горизонтальный лабораторный стол. На нем расположены длиннющие параллельные проводящие идеально гладкие рельсы. Расстояние между проводниками задано. На одном конце к рельсам подключен аккумулятор с известной ЭДС и известным внутренним сопротивлением, а также последовательно с ним лампа с известным сопротивлением и ключ. Сверху на рельсах перпендикулярно к ним и рядом с аккумулятором лежит проводящая перемычка известной массы. Между перемычкой и рельсами обеспечен идеальный электрический контакт. Перемычка может перемещаться по гладким рельсам (трением можно пренебречь). В пространстве над лабораторным столом создано постоянное однородное магнитное поле известной величины. Аккумулятор подключён к рельсам так, что при замыкании ключа проводник начинает движение по рельсам от аккумулятора в сторону свободной части рельс. Все параметры системы подобраны так, что движение перемычки по времени не ограничено. Вопрос: какую работу совершит аккумулятор и какое количество теплоты выделится в системе за то время, за которое перемычка сместится на заданное расстояние?
Всё.
Немного позже я приведу все обозначения.

-- 21.03.2023, 20:51 --

$L$- длина проводящей перемычки, равная расстоянию между рельсами;
$E$ - ЭДС аккумулятора;
$r$ - внутреннее сопротивление аккумулятора;
$R$ - сопротивление лампы;
$m$ - масса проводящей перемычки;
$B$ - индукция однородного вертикального магнитного поля над рельсами;
$s$ - расстояние, на которое из состояния покоя переместилась перемычка после замыкания ключа.
$A$ - работа, совершённая аккумулятором - нужно найти;
$Q$ - количество теплоты, выделившееся в системе, - нужно найти.
Числовые данные меня не интересуют.
Если у кого-нибудь есть замечания или возражения по содержанию задачи, я попросила бы высказаться.
Просьба не обсуждать в этой задаче происхождение однородного магнитного поля.
Я нашла задачу, опубликованную в сборнике, где вопрос происхождения магнитного поля является принципиальным.
Ссылку дам чуть позже.

[EUgeneUS]

Vicktorovna в сообщении #1586231 писал(а):

Ниже я постаралась привести формулировку исходной задачи в таком виде, какой мне представляется наиболее отвечающем уровню ОГЭ без потерь сути.

Было бы интересно
А) посмотреть на Ваше решение.
Б) Понять, насколько решение этой задачи соответствует уровню ОГЭ, то есть 9 классу средней, во всех смыслах, школы.

-- 21.03.2023, 20:59 --

Vicktorovna в сообщении #1586231 писал(а):

а также последовательно с ним лампа с известным сопротивлением и ключ.

Почему именно "лампа"? А не сопротивление?
Вообще говоря, у лампы (накаливания) сопротивление существенно зависит от тока (или напряжения).