Родились сегодня:
Rosiam


Лидеры рейтинга

ID: 226425

Konstantin Shvetski

Модератор

723

Россия, Северодвинск


ID: 259041

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

326

Россия, пос. Теплоозёрск, ЕАО


ID: 401284

Михаил Александров

Академик

279

Россия, Санкт-Петербург


ID: 325460

CradleA

Мастер-Эксперт

211

Беларусь, Минск


ID: 400815

alexleonsm

6-й класс

130


ID: 400669

epimkin

Профессионал

120


ID: 401888

puporev

Профессор

111

Россия, Пермский край


8.8.15

09.05.2021

JS: 2.8.21
CSS: 4.5.5
jQuery: 3.6.0
DataForLocalStorage: 2021-05-11 18:46:03-standard


Консультации и решение задач по физике.

Администратор раздела: Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)

Консультация онлайн # 159675

Раздел: Физика
Автор вопроса: Lubopyt
Дата: 05.02.2009, 13:07 Консультация закрыта
Поступило ответов: 1

Здравствуйте, уважаемые эксперты. В учебнике Ландсберга Г.С. есть такая задачка: Возникает ли ЭДС индукции в стальной оси автомобиля? При каком направлении движении автомобиля ЭДС будет максимальной и при каком - минимальной? Зависит ли ЭДС от скорости движения?

И там же - ответ: Да, возникает. Максимальная - при движении с Запада на Восток. Чем больше скорость, тем больше ЭДС.

Как в этом разобраться? Где здесь виток с переменным магнитным потоком?
Представить ось соленоидом? Но ведь магнитное поле Земли достаточно однородно...

Ответ # 243085 от SFResid
Здравствуйте, Lubopyt!
Вопрос очень интересный - не столько сам по себе, сколько тем, что до сих пор в учебнике не даётся чёткого истолкования ответа.
1. "Теоретически", т.е. следуя известным формулам, возникает ЭДС E = Bв*lо*V (1), где V - скорость автомобиля, lо - длина оси, Bв - вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли. Однако, экспериментально обнаружить эту ЭДС прибором, находящимся в этом же автомобиле, невозможно, т.к. в замкнутом контуре, образованном осью, прибором и соединительными проводами, суммарная ЭДС равна нулю. Если же представить себе конструкцию, соединяющую проводами концы оси движущегося автомобиля с неподвижным прибором, то, вне всякого сомнения, эта ЭДС будет наблюдаться.
2. Поскольку в (1) фигурирует лишь вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли (горизонтальная составляющая параллельна плоскости, образованной осью автомобиля и вектором скорости автомобиля, поэтому никакой ЭДС наводить не может), величина ЭДС вообще от направления движения не зависит. Время от времени "изобретатели" предлагали упомянутым способом измерять, напр., скорость корабля "независимо от морских течений"; разумеется, безрезультатно.

SFResid

Мастер-Эксперт
07.02.2009, 09:25
Мини-форум консультации # 159675
Andrekk

1

= общий =    12.02.2009, 02:26

Выскажусь:
уважаемый SFResid, скажите, пожалуйста, какой прибор вы имели в виду, говоря об измерении эдс внутри автомобиль. Не легче ли, если мы действительно движемся с запада на восток, как указано в ответе задачи, экспериментальным путем найти вертикальную составляющую вектора магнитной индукции В магнитного поля Земли на данной широте (примя верным утверждение, что магнитный полюс Земли совпадает с полюсом географическим)
и умножить ее на длину оси автомобиля l0 и его скорость v (согласно данной вами формуле). Однако, если говорговорить о решении задачи в целом... Представим всю землю как гигантский полосовой магнит. Тогда действительно вектор магнитной индукции магнитного поля Земли в любой точки кроме полюсов не имеет вертикальной составляющей и вся эдс равна нулю.
Наверное, можно прийти к данному в учебнике ответу, примя во внимание тот факт, что наводящаяся эдс пропорциональна изменению магнитного потока, который в свою очередь зависит от площади рамки с током. Следовательно, чем больше скорость движения автомобиля относительно магнитного поля земли, тем больше эдс. По закону сложения скоростей эта скорость будет наибольшей когда и скорость автомобиля относительно земной поверхности и скорость вращения земли будут "дополнять друг друга", будут направлены навстречу друг другу (рассуждения на пальцах...), то есть когда автомобиль будет двигаться против "течения", против вращения Земли против часовой стрелки, то есть в направлении с запада на восток. Что вы об этом думаете, уважаемый SFResid?
2 Lubopyt: скажите, пожалуйста, вы спрашивали про это задание у своего учитель по физике, он объяснил решение задачи? Я был бы очень рад узнать решение и объяснение. Заранее спасибо.

q_id

SFResid

Мастер-Эксперт

ID: 27822

2

= общий =    12.02.2009, 10:27

Уважаемый Andrekk! Отвечаю по порядку: 1. Любой прибор, способный измерять ЭДС (напр., гальванометр). Но каким бы он чувствительным ни был, если он движется вместе с автомобилем (иными словами, неподвижен относительно автомобиля), ЭДС, "наведённую" однородным полем земного магнетизма он не обнаружит: в самом приборе и проводах, соединяющих прибор с концами оси, "наведётся" этим же полем суммарная ЭДС в точности такая же, как и в самой оси; в замкнутом же контуре они взаимно уничтожатся. Именно об этом недоумённо спрашивает Lubopyt: "Как в этом разобраться? Где здесь виток с переменным магнитным потоком?". А "ответ" из учебника - пример того, как "жонглирование" формулами может привести к "противоречию между физическими законами" (разумеется, кажущемуся). Любая теория имеет какой-то смысл только в том случае, когда она хотя бы в принципе способна предсказывать факты, поддающиеся наблюдению, т.е. проверке опытом. (Советую почитать: Р. Пайерлс "Законы природы"). 2. В горизонтальном проводнике, горизонтально движущемся в магнитном поле, вектор индукции которого тоже горизонтален, никакой ЭДС наводиться не может; если мы создадим упомянутую конструкцию, позволяющую наблюдать означенную ЭДС, то, постольку поскольку дорога горизонтальна, ориентация по странам света на величину ЭДС не повлияет. 3. Вопрос, который Вы задаёте - это часть более "широкого" вопроса "если в точности цилиндрический магнит, намагниченный в точности вдоль своей оси, вращается в точности вокруг этой оси, то вращается ли вместе с ним и его магнитное поле?" Но в том то и дело, что сам вопрос не имеет смысла, поскольку никаким экспериментом на него невозможно ответить. А найти формулу, чтобы "подогнать" ответ под заданный результат всегда можно.

Gerhard

3

= общий =    14.02.2009, 16:40

Интересная дискуссия. Уважаемый SFResid, прошу прощения, если я здесь забыл какое-то элементарное правило, но лично мне непонятно, почему ЭДС, наводящиеся в оси и в приборе, проводах, компенсируют друг друга? Они (ось и прибор) движутся ведь в одном направлении?

q_id

SFResid

Мастер-Эксперт

ID: 27822

4

= общий =    15.02.2009, 00:51

Они компенсируют друг друга при обходе замкнутого контура, образованного осью, прибором и проводами, вследствие чего, согласно 2-му закону Кирхгофа, прибор покажет 0. Советую почитать что- нибудь про "униполярные" динамомашины/генераторы.

Andrekk

5

= общий =    15.02.2009, 11:21

Извините, пожалуйста, уважаемый SFResid, если я что-то неправильно понял, но Вы утверждаете, что в данной задаче эдс наводится не будет, так как вся система, состоящая из оси колес, измерительного прибора и соединительных проводов будет находится в равновесии (скорости ее элементов относительно друг друга будут равны 0, так? Но почему тогда на уроках физики я видел, как при введении полосового магнита в катушку с проводами гальванометр, связанный с катушкой проводами и находящийся относительно нее в покое, показывал факт существования наведенной эдс? Или, возможно, я вас неправильно понял? Кстати, огромное Вам спасибо, SFResid, за настойчивый энтузиазм в объяснении задачи.

q_id

SFResid

Мастер-Эксперт

ID: 27822

6

= общий =    16.02.2009, 14:57

Внешнее поле полосового магнита неоднородно: индукция максимальна вблизи полюсов и практически равна нулю на большом удалении; поэтому всякое движение магнита в катушке изменяет поток и наводит ЭДС. При поступательном движении катушки или рамки в однородном поле, если площадь рамки не меняется, поток постоянен, и ЭДС не наводится. В "униполярных" машинах (опять-таки советую почитать) это правило "как-бы" удаётся обойти за счёт скользящего контакта; при этом ЭДС пропорциональна относительной скорости скольжения непосредственно в самом контакте, и уж это никакими ухищрениями обойти нельзя. Боюсь, администрация недовольна этой дискуссией, поскольку за трафик мы ничего не платим; м.б. имеет смысл перейти в другой форум.

Andrekk

7

= общий =    16.02.2009, 23:20

То есть вы хотите сказать что если мы возьмем какую-либо длинную трубу (соединенную с проводами) и будем двигать внутрь и внутри трубы полосовой магнит, то эдс будет наводиться только когда магнит будет входить в трубу, да?
Во-вторых, следуя Вашим, уважаемый SFResid, рассуждениям, какая-то очень малая эдс таки будет наводиться при движении автомобиля с севера на юг и обратно, к магнитным полюсам Земли? Ведь при приближении к полюсам магнита магнитный поток будет изменяться в сторону увеличения, так?
В-третьих, вопрос на засыпку: нет ли четких формул, расчитывающих магнитный поток в разных точках относительно магнитов разной формы?
В-четвертых, о каком трафике шла речь в Вашем посте, уважаемый SFResid, и почему и чья администрация будет не довольна, если не секрет?

q_id

SFResid

Мастер-Эксперт

ID: 27822

8

= общий =    17.02.2009, 00:45

1) Насчёт "трубы, соединенной с проводами" - нужна более конкретная формулировка. 2) Вы правы - "какая-то очень малая эдс таки будет наводиться", если скорость настолько велика, что уже нельзя пренебрегать неодноростью магнитного поля Земли. 3) Все "чёткие формулы" (весьма разнообразные для разных случаев) основаны на какой-то идеализации; кроме того, многие настолько сложны (вследствие использования "продвинутой" математики), что годятся для диссертаций, но не практики; есть и численные/графические методы; в любом случае надо искать в спец. литературе. 4) Администрация платит за сайт и занимаемое им место а также за время использования серверов и спутниковых каналов - всё это и есть "трафик". Доход же складывается из платы за рекламу, "пополнения" кошельков и пр., чего мы не делаем, а "трафик" занимаем. Надеюсь, если захотят перевести в другой форум, об этом предупредят, а не оштрафуют и не удалят.

Andrekk

9

= общий =    20.02.2009, 20:40

Да уж, я надеюсь...
Итак труба вроде тунеля и по трубе бежит (или, возможно, летит) человек с привязанным к его спине магнитом. Будет ли наводится эдс в проводах, подключенных к трубе?

Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.

Лучшие эксперты раздела

Konstantin Shvetski

Модератор

Рейтинг: 723

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

Рейтинг: 326

Михаил Александров

Академик

Рейтинг: 279

CradleA

Мастер-Эксперт

Рейтинг: 211

epimkin

Профессионал

Рейтинг: 120

Коцюрбенко Алексей Владимирович

Старший модератор

Рейтинг: 81