Fizyka. Matura: maj 2021. Zadanie 5.1.

Zadanie 5.

Dwa miedziane pręty umieszczono równolegle w płaszczyźnie poziomej. Odległość pomiędzy tymi prętami wynosiła d=0,05 m. Pręty były unieruchomione, a do ich końców podłączono amperomierz. Oba pręty znajdowały się w obszarze jednorodnego pola magnetycznego. Wektor indukcji magnetycznej tego pola miał wartość B=0,8 T i był zwrócony prostopadle przed płaszczyznę rysunku – zwrot B oznaczono symbolem . Obszar pola magnetycznego oznaczono na rysunku prostokątem obramowanym linią przerywaną.

Na prętach, prostopadle do obu z nich, w obszarze jednorodnego pola magnetycznego położono aluminiową poprzeczkę. Następnie poprzeczkę przesuwano w lewo, działając na nią stałą siłą zewnętrzną F w kierunku poziomym. W wyniku tego poprzeczka poruszała się ze stałą prędkością o wartości v=2 m/s. W czasie, gdy poprzeczka poruszała się w ten sposób, amperomierz wskazywał natężenie prądu równe I=2 A. Całkowity opór elektryczny obwodu oznaczono na rysunku jako R.

Do analizy zagadnienia przyjmij model zjawiska, w którym:

• pomijamy pole magnetyczne wytworzone przez prąd płynący w obwodzie
• pomijamy siłę tarcia pomiędzy poprzeczką a prętami
• pomijamy opór elektryczny obu prętów i poprzeczki, a uwzględniamy łączny opór amperomierza oraz przewodów łączących amperomierz z prętami.

---

Zadanie 5.1.

Na rysunku poniżej zaznacz strzałką, w którą stronę płynie prąd przez amperomierz, oraz narysuj wektor siły elektrodynamicznej F_ed działającej na poruszającą się poprzeczkę.