На гладкой горизонтальной поверхности покоится тонкое диэлектрическое кольцо массой 1 г. По кольцу равномерно распределен заряд 100 мкКл. Перпендикулярно плоскости кольца приложено магнитное поле с индукцией 10 Тл. В какой-то момент магнитное поле начинает уменьшаться во времени по линейному закону. С какой угловой скоростью будет вращаться кольцо, после того как магнитное поле будет полностью выключено? Трением о поверхность и вязкостью воздуха пренебречь.
Ответ выразить в рад/с и записать в виде числа без пробелов, без единиц измерения и каких-либо знаков, с точностью одного числа после запятой, например, «1,6».
По условию поверхность, на которой лежит кольцо, гладкая, поэтому сила реакции опоры будет компенсировать силу тяжести.
При изменении магнитного потока согласно закону электромагнитной индукции в области кольца возникает вихревое электрическое поле, линии напряженности которого лежат в горизонтальной плоскости. ЭДС индукции равна
Так как кольцо заряжено равномерно и длина тонкого кольца то напряженность электрического поля в любой точке кольца должна быть направлена по касательной к его поверхности и равна
Поскольку кольцо заряжено равномерно, то на любой малый элемент кольца будет действовать сила, направленная перпендикулярно радиусу и равная
Следовательно, по второму закону Ньютона величина тангенциальной составляющей ускорения равна Считая кольцо однородным, можем выразить массу малого участка Тогда получаем, что ускорение малого участка кольца
Угловая скорость кольца за малый промежуток времени должна измениться на величину
Поскольку кольцо первоначально покоилось, суммируем приращение угловых скоростей, находим максимальную угловую скорость, которую приобретет кольцо при выключении магнитного поля
Ответ: 0,5.