Θεωρούμε δύο οριζόντιες παράλληλες μεταλλικές ράβδους Αx, Γy αμελητέας αντίστασης, στα άκρα Α και Γ έχουμε συνδέσει ιδανικό πηνίο με συντελεστή αυτεπαγωγής L = 0,2 H. Η απόσταση των ράβδων είναι l = 0,4 m. Αγώγιμη ράβδος ΚΛ μήκους l = 0,4 m και μάζας m = 0,2 kg αμελητέας ωμικής αντίστασης μπορεί να ολισθαίνει χωρίς τριβές πάνω στις ράβδους Αx, Γy. Το επίπεδο της διάταξης είναι μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο εντάσεως Β = 0,5 Τ. Τη στιγμή t0 = 0 βάλλεται η ράβδος ΚΛ με ταχύτητα υ0 = 2 m/s.
1. Ποιά χρονική στιγμή t1 μηδενίζεται η ταχύτητα της ράβδου;
2. Πόση απόσταση έχει διανύσει στο χρονικό διάστημα [t0 , t1];
3. Πόση είναι η ενέργεια στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου τή στιγμή t1;
τα ηλεκτρόνια της ράβδου δέχονται δύναμη Lorentz και μετακινούνται στο άκρο Λ που φορτίζεται αρνητικά ενώ το άκρο Κ φορτίζεται θετικά έτσι αναπτύσσεται Εεπαγ στα άκρα Κ, Λ Εεπαγ = B l v
οπότε κλείνει κύκλωμα με συνέπεια η ράβδος και το πηνίο διαρρέονται από ρεύμα
το πηνίο αντιδρά οπότε αναπτύσσεται ΕΑΥΤ με αντίθετη πολικότητα από τη ράβδο ΕΑΥΤ = - L di/dt
νόμος τυ Ohm για κλειστό κύκλωμα B l v - L di/dt = 0 => 0,5 T 0,4 m v = 0.2 H di/dt => di/dt = dx/dt => Δi / Δt = Δx/Δt => Δi = Δx => i - 0 = x - 0 => i = x
τη στιγμή t0 = 0 v = v0 = 2 m/s οπότε di/dt = 2 A/s ρυθμός μεταβολής ρεύματος
η ράβδος δέχεται δύναμη Laplace αντίρροπη της ταχύτητας ΣF = m a => - FL = m a => - B l i = m a => - 0,5 0,4 x = 0,2 a => - 0,2 x = 0,2 a => a = - x
η ράβδος θα εκτελέσει Α.Α.Τ. με συχνότητα ω2 = 1 => ω = 1 rad/s f = 1/2π Hz T = 2π s
η σταθερά ταλάντωσης είναι D = m ω2 = 0,2 kg 1 r2/s2 = 0,2 N/m
η ράβδος ακινητοποιείται στιγμιαία τη στιγμή t1 = T/4 = 2π/4 = π/2 s
διατήρηση ενέργειας : 0,5 m υ02 = 0,5 D A2 = 0,2 22 = 0,2 A2 => A = 2 m πλάτος ταλάντωσης ράβδου
η μετατόπιση αυτή τη στιγμή είναι το πλάτος της ταλάντωσης Α = υ0 / ω = 2 m η ταχύτητα υ0 είναι όταν η ράβδος διέρχεται από τη θέση ισορροπίας της που είναι η αρχική θέση της
η αρχική κινητική ενέργεια της ράβδου ισούται με την δυναμική ενέργεια του μαγνητικού πεδίου του πηνίου διατήρηση ενέργειας : 0,5 m υ02 = 0,5 L i2 = UL = 0,5 0,2 kg ( 2 m/s )2 = 0,4 J