Β΄Λυκείου Επαγωγή - Θερμοδυναμική

 Δυο παράλληλοι αγωγοί Γx και Γ΄x΄ που βρίσκονται στο ίδιο κατακόρυφο επίπεδο έχουν μεγάλο μήκος κα αμελητέα αντίσταση. Τα άκρα ΓΓ΄, τους γεφυρώνονται με αντιστάτη αντίστασης R₁=60Ω.  Ο αντιστάτης βρίσκεται στο εσωτερικό κυλινδρικού δοχείου που περιέχει ορισμένη ποσότητα ιδανικού μονοατομικού αερίου. Το δοχείο κλείνεται στο ένα άκρο του με αβαρές έμβολο, με εμβαδόν Α=4^.10^-4m² το οποίο μπορεί να ολισθαίνει οριζόντια χωρίς τριβές. Οριζόντιος μεταλλικός αγωγός ΚΛ μήκους L=1m μάζας m=0,1Kg και αντίστασης R=80Ω αφήνεται να κινηθεί κατά μήκος των κατακόρυφων παράλληλων αγωγών έχοντας τα άκρα του σε συνεχή επαφή με αυτούς. Η όλη διάταξη βρίσκεται μέσα σε οριζόντιο ομογενές μαγνητικό πεδίο Β=4Τ

 

α) Ποια είναι η οριακή ταχύτητα που θα αποκτήσει ο αγωγός ΚΛ;

β) Ποια είναι η τάση στα άκρα του αγωγού ΚΛ όταν αυτός αποκτήσει οριακή ταχύτητα;

γ) Ποια είναι η επιτάχυνση με την οποία θα κινείται ο αγωγός ΚΛ όταν η ταχύτητα του θα είναι ίση με υ_ορ/2. Ποιος θα είναι ο ρυθμός παραγωγής θερμότητας τότε στην αντίσταση ;

δ) Αν για να αποκτήσει σταθερή ταχύτητα ο αγωγός μετακινήθηκε κατά h=12,8125m  πόση θερμότητα αναπτύχθηκε συνολικά σε αυτόν;

ε) Ποια η μετατόπιση του εμβόλου μέχρι ο αγωγός να αποκτήσει την σταθερή ταχύτητα. Η μεταβολή του αερίου να θεωρηθεί αντιστρεπτή

Δίνονται: g=10m/s²  ,   Cp=5R/2 ,  Cv=3R/2  και  P_ατμ=10⁵ N/m²

Για να δείτε τη λύση πατήστε εδώ.