Условие

Городская олимпиада (3-й этап) 2004 11 класс № 3

Перпендикулярно горизонтальной плоскости большого стола протянут длинный электрический кабель. На поверхности стола на расстоянии от кабеля поставили на ребро алюминиевую монету, так, что электрический кабель оказался в плоскости монеты. Монета представляет собой однородный диск радиуса и толщиной . Размеры монеты значительно меньше расстояния до кабеля.

  1. Определите массу монеты.
    По проводу начинают пропускать электрический ток, который быстро возрастает от нуля до максимального значения , после чего остается постоянным.

  2. Какую максимальную скорость приобретет монета за время возрастания тока?

  3. На какое расстояние откатится монета? Рассчитайте путь, пройденный монетой, если см.

Плотность , удельное электрическое сопротивление алюминия считайте известными.

Не смущайтесь использовать простейшие интегралы, например, , при любых .

Благодарите за подсказку:
Пусть небольшой контур с электрическим током находится в неоднородном магнитном поле. Суммарная сила, действующая на контур, может быть рассчитана по формуле

где - сила тока в контуре, - площадь контура, - нормальная к плоскости контура составляющая вектора индукции магнитного поля.

Задание 3. «Конденсатор»

Плоский конденсатор состоит из двух одинаковых пластин, расположенных параллельно друг другу. Точка А находится внутри конденсатора, расстояния от данной точки до пластин одинаковы (рис.1). Поверхностная плотность заряда на нижней пластине поддерживается постоянной и равной , поверхностную плотность заряда верхней пластины изменяют, проводя при этом измерения потенциала и модуля напряженности электрического поля в точке А. По полученным экспериментальным данным были построены графики исследованных зависимостей. Однако по непонятным причинам на графике зависимости потенциала осталась всего одна точка (рис. 2), а на графике зависимости модуля напряженности две точки (рис. 3).

  1. Получите аналитические зависимости потенциала и модуля напряженности электрического поля в точке А от отношения поверхностных плотностей зарядов на пластинах. (Выразите эти зависимости через «сохранившиеся» данные )
  2. Постройте графики этих зависимостей.

Задание 4. «Суперпозиция»

С поверхности бесконечной пластины с начальной скоростью , направленной перпендикулярно пластине, вылетает электрон. Определите, на какое максимальное расстояние от пластины удалится электрон, если

а) над пластиной создано однородное электрическое поле, напряженности , направленной перпендикулярно пластине;

б) над пластиной создано однородное магнитное поле, индукции , направленной параллельно пластине;

в) над пластиной созданы однородное электрическое поле, напряженности , направленной перпендикулярно пластине, и однородное магнитное поле, индукции , направленной параллельно пластине.