Задача ОГЭ по теме электромагнитизм

[Vicktorovna]

EUgeneUS в сообщении #1586235 писал(а):

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.

Потерпите немного.

[EUgeneUS]

Vicktorovna в сообщении #1586236 писал(а):

Потерпите немного.

Конечно, потерпим некоторое время.
Пока скажу, что в перечне величин, которые Вы считаете заданными, не хватает как минимум ещё одной.
Но подождем Вашего решения этой задачи (в Вашей формулировке).

[Vicktorovna]

EUgeneUS в сообщении #1586237 писал(а):

Но подождем Вашего решения этой задачи (в Вашей формулировке).

У меня нет решения этой задачи в моей формулировке, доступной для 9 класса.
Так именно об этом я и говорила в самом начале!
Даже в том виде, в каком она приведена мной, она для школьников недоступна.
Немного изменит ситуацию, если в вопросе будет дано не перемещение перемычки, а время движения перемычки.
Но и в этом случае это не 9 класс.
Но я сейчас и о другом.
Мне кажется, что мой вопрос, ответа на который школьники не дадут просто по недостаточности математической подготовки, сформулирован корректно.

EUgeneUS в сообщении #1586237 писал(а):

Пока скажу, что в перечне величин, которые Вы считаете заданными, не хватает как минимум ещё одной.

Поделитесь, о чём Вы говорите.

[EUgeneUS]

Vicktorovna в сообщении #1586238 писал(а):

У меня нет решения этой задачи в моей формулировке, доступной для 9 класса.

А хоть какое-то есть?
Пусть и недоступное для школьников 9-го класса.

Vicktorovna в сообщении #1586238 писал(а):

Мне кажется, что мой вопрос, ответа на который школьники не дадут просто по недостаточности математической подготовки, сформулирован корректно.

Какой вопрос?

Vicktorovna в сообщении #1586238 писал(а):

Поделитесь, о чём Вы говорите.

После представления Вашего решения Вашей задачи.

-- 21.03.2023, 21:42 --

Vicktorovna
На что ещё хотел бы обратить внимание.
Вы заявляете:

Vicktorovna в сообщении #1586231 писал(а):

Числовые данные меня не интересуют.

Это означает, что Ваше решение этой задачи должно быть справедливо для любых числовых данных.

Очень хочется на него посмотреть.

[Ignatovich]

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.

Следует добавить в условии: магнитным полем тока пренебречь.
Задача легко решается учеником, который знает закон Ома, умеет вычислять силу Ампера, знает второй закон Ньютона и формулы равноускоренного движения.

Но правильно записать ответ школьник, полагаю, не сумеет.

[EUgeneUS]

Ignatovich

(Оффтоп)

Ignatovich в сообщении #1586241 писал(а):

Следует добавить в условии: магнитным полем тока пренебречь.

Это невозможно, потому что "числовые данные не интересуют".

Кроме того, в предоставленных условиях не сказано, что рельсы и перемычка - сверхпроводимы.
Что рельсы абсолютно гладкие - сказано, а что сверхпроводники - нет.

Поэтому было бы интересно посмотреть на общее решение.

-- 21.03.2023, 21:58 --

(Оффтоп)

А ещё в условиях сказано:

Vicktorovna в сообщении #1586231 писал(а):

Все параметры системы подобраны так, что движение перемычки по времени не ограничено.

То есть можем разгонять перемычку сколько угодно долго на сколь угодно длинных рельсах.

Очень хочется посмотреть на решение столь общей задачи

[Vicktorovna]

EUgeneUS в сообщении #1586242 писал(а):

Какой вопрос?

Мой вопрос в моей редакции задачи.

Ignatovich в сообщении #1586241 писал(а):

Следует добавить в условии: магнитным полем тока пренебречь.

Это Ваше дело.

Ignatovich в сообщении #1586241 писал(а):

Задача легко решается учеником, который знает закон Ома, умеет вычислять силу Ампера, знает второй закон Ньютона и формулы равноускоренного движения.

Вот и хорошо!

EUgeneUS в сообщении #1586242 писал(а):

Кроме того, в предоставленных условиях не сказано, что рельсы и перемычка - сверхпроводимы.
Что рельсы абсолютно гладкие - сказано, а что сверхпроводники - нет.

В школьных задачах обычно по умолчанию все соединительные провода не имеют сопротивления, все веревки и блоки не имеют массы, и т.п.
На этом я не останавливаюсь.

EUgeneUS в сообщении #1586242 писал(а):

Поэтому было бы интересно посмотреть на общее решение.

Получите сами и посмотрите.

[EUgeneUS]

Vicktorovna в сообщении #1586250 писал(а):

Получите сами и посмотрите.

То есть, у Вас нет решения Вашей же задачи?

-- 21.03.2023, 22:51 --

Vicktorovna в сообщении #1586250 писал(а):

В школьных задачах обычно по умолчанию все соединительные провода не имеют сопротивления, все веревки и блоки не имеют массы, и т.п.

А Вас получилась школьная задача?

[Vicktorovna]

EUgeneUS в сообщении #1586252 писал(а):

То есть, у Вас нет решения Вашей же задачи?

У меня есть моё решение моей же задачи.

EUgeneUS в сообщении #1586252 писал(а):

А Вас получилась школьная задача?

Да, у меня получилась вполне школьная задача.
Есть предложение.
Вас удивило моё пренебрежение числами. Задайте мне сами любые числовые значения тех параметров, какие я перечислила ранее. А я Вам напишу значения работы и теплоты, о которых шла речь.
Вот и проверим значения, а потом, может быть, и обсудим.

[EUgeneUS]

Vicktorovna
Вообще-то, в разделах "помогите решить и разобраться" ТС пытается решать свои задачи.

Решите для таких чисел:

$L = 0.05$ метра, длина проводящей перемычки, равная расстоянию между рельсами;
$E = 10000$ вольт, ЭДС аккумулятора;
$r=0.00001$ ом, внутреннее сопротивление аккумулятора;
$R=10^{-7}$ ом, сопротивление лампы;
$m = 0.01$ килограмм, масса проводящей перемычки;
$B = 50 \cdot 10^{-6}$ тесла, индукция однородного вертикального магнитного поля над рельсами;
$s = 50$ метров, расстояние, на которое из состояния покоя переместилась перемычка после замыкания ключа.

[amon]

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.
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).

Штука, которую Вы описали, называется рельсотрон. Она прекрасно стреляет перемычкой без всякого внешнего магнитного поля. Боюсь, школьники теорию рельсотрона вряд ли построят.

[EUgeneUS]

amon

(Оффтоп)

amon в сообщении #1586273 писал(а):

Штука, которую Вы описали, называется рельсотрон

Ну вот, а как же интрига

Вообще говоря, будет ли эта штука рельсотроном, или будет движение перемычки под действием силы Ампера во внешнем поле - зависит от соотношения числовых данных.

amon в сообщении #1586273 писал(а):

Боюсь, школьники теорию рельсотрона вряд ли построят.

Боюсь, что эту теорию и ТС не построит. Ибо сила, действующая на снаряд в рельсотроне, критично зависит от диаметра рельс. А этот параметр в условяих задачи не приведен.

Кроме того, попытка ТС уйти от задания постоянного тока привела к появлению LR-цепочки, характерное время которой можно сделать любым.
А ещё там будет проблема с балансом энергии. То есть работа источника ЭДС будет посчитана неверно.

[Vicktorovna]

amon в сообщении #1586273 писал(а):

Штука, которую Вы описали, называется рельсотрон. Она прекрасно стреляет перемычкой без всякого внешнего магнитного поля. Боюсь, школьники теорию рельсотрона вряд ли построят.

Я и не собиралась изобретать велосипед. Конечно, в рельсотроне внешнего магнитного поля нет, но есть внутреннее, которое и разгоняет заряд. Подробности меня не интересуют, важно, что без магнитного поля не обойтись. Я видела когда-то у мужа на полке книгу Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля. По-моему, там что-то такое было, хотя не уверена.
Теперь исключительно по параметрам задачи, которые прислал EUgeneUS.

EUgeneUS в сообщении #1586261 писал(а):

$L = 0.05$ метра, длина проводящей перемычки, равная расстоянию между рельсами;
$E = 10000$ вольт, ЭДС аккумулятора;
$r=0.00001$ ом, внутреннее сопротивление аккумулятора;
$R=10^{-7}$ ом, сопротивление лампы;
$m = 0.01$ килограмм, масса проводящей перемычки;
$B = 50 \cdot 10^{-6}$ тесла, индукция однородного вертикального магнитного поля над рельсами;
$s = 50$ метров, расстояние, на которое из состояния покоя переместилась перемычка после замыкания ключа.

Обсуждаю в произвольном порядке.
Указанное значение индукции однородного магнитного поля над рельсами очень близко к значению индукции магнитного поля Земли вблизи полюсов. Вот и хорошо! Будем считать, что лабораторный стол находится в нашей Арктике в районе южного магнитного полюса. Никаких дополнительных магнитных полей создавать не будем.
Считая, что перемычка изготовлена из электротехнической меди, что и примем за основу, найдём её сопротивление, зная массу, длину, удельное сопротивление и плотность. Здесь и дальше привожу просто найденные мной значения.
Сопротивление перемычки = 3,8 мкОм.
Сопротивление лампы я взяла то, какое мне дали - 0,1 мкОм. Что это за лампа такая??? Если взять лампу 12 вт на 12 В, то у неё сопротивление 12 Ом, лампа 100 вт на 220 В имеет сопротивление около 500 Ом. Я удивляюсь, но дальше не обсуждаю.
Последнее. Про аккумулятор. Мне предложили считать ЭДС 10 кВ и внутренне сопротивление 10 мкОм. Смотрю в справочнике.
ЭДС стандартного аккумулятора 12-13 В, внутреннее сопротивление 4-6 мОм. Я прикинула, какую батарею из стандартных аккумуляторов нужно собрать, чтобы получить не значения, кои мне подкинули.
Если поставить последовательно около 800 аккумуляторов, то как раз получим около 10 кВ. Но тогда набегает большое внутреннее сопротивление. Чтобы его уменьшить до указанных 10 мкОм, нужно взять 400000 таких последовательно соединенных батарей и соединить их параллельно. Тогда вольты останутся, а сопротивление уменьшиться до нужной величины. Итого нужно скомпоновать небольшую батарею из 320 миллионов стандарных аккумуляторов.
Готова выслушать альтернативные предложения.
Больше приведенные значения не обсуждаю, сразу напишу (чуть позже) искомые величины.

[wrest]

(Где Арктика и где Москва)

Vicktorovna в сообщении #1586281 писал(а):

Указанное значение индукции однородного магнитного поля над рельсами очень близко к значению индукции магнитного поля Земли вблизи полюсов. Вот и хорошо! Будем считать, что лабораторный стол находится в нашей Арктике

У меня магнитометр в телефоне столько (50 микротесла) показывает в Москве. Но, конечно, не вертикально. Наклонение показывает около 70-80 градусов.

(О вольфраме)

Vicktorovna в сообщении #1586281 писал(а):

Сопротивление лампы я взяла то, какое мне дали - 0,1 мкОм. Что это за лампа такая??? Если взять лампу 12 вт на 12 В, то у неё сопротивление 12 Ом, лампа 100 вт на 220 В имеет сопротивление около 500 Ом. Я удивляюсь, но дальше не обсуждаю.

Если вы считали по формуле $R=U^2/P$ то это справедливо для "устоявшегося режима", когда температура спирали около 2500 градусов. При комнатной температуре надо поделить это сопротивление примерно на 10. Микроомов не выйдет, конечно, но все-таки и не те значения что вы привели. Ну это так, "хозяйке на заметку". Может там горячая лампа подключается

[EUgeneUS]

wrest

(Оффтоп)

Исключительно выбором числовых параметров вопрос задачи сведен к следующему: насколько сильно магнитное поле Земли влияет на скорость снаряда рельсотрона?
С нетерпением ждем решения от автора задачи.

-- 22.03.2023, 14:52 --

Vicktorovna в сообщении #1586281 писал(а):

Сопротивление перемычки = 3,8 мкОм.

А Вы сопротивление рельс будете учитывать? Если да, то как? Если нет, то почему?

Vicktorovna в сообщении #1586281 писал(а):

Если взять лампу 12 вт на 12 В, то у неё сопротивление 12 Ом, лампа 100 вт на 220 В имеет сопротивление около 500 Ом.

Вообще говоря, это ошибочные, ложные утверждения. Можете проверить тестером сопротивление таких ламп