Стержень масою m = 100 г і довжиною l =20 см горизонтально
підвішений за кінці на двох однакових нитках і знаходиться в однорідному
горизонтальному магнітному полі (В = 250 мТл), що напрямлене
перпендикулярно до стержня. При якій найменшій силі струму (А) у стержні
зникне натяг ниток? Прийняти g = 10 м/c 2 .
Ответы
Відповідь:
Для того щоб знайти силу струму, яка забезпечить відсутність натягу в нитках для горизонтального стержня масою 100 г і довжиною 20 см, який знаходиться в магнітному полі, використовуючи магнітну силу Лоренца, спочатку знайдемо силу, яка діє на стержень внаслідок магнітного поля.
Сила Лоренца, яка діє на провідник у магнітному полі, визначається так:
F = B * I * l
де:
F - сила (в даному випадку, сила струму, яку нам потрібно знайти).
B - індукція магнітного поля (250 мТл або 0.25 Тл).
I - сила струму (що нас цікавить).
l - довжина провідника, який перебуває в магнітному полі (0.2 м або 20 см).
Також, ми повинні врахувати гравітаційну силу, яка діє на стержень:
Fг = m * g
де:
m - маса стержня (100 г або 0.1 кг).
g - прискорення вільного падіння (10 м/c²).
Щоб забезпечити відсутність натягу в нитках, сума сил, що діють на стержень, повинна дорівнювати нулю. Отже, ми маємо:
B * I * l - m * g = 0
Тепер ми можемо знайти силу струму:
I = (m * g) / (B * l)
Підставляючи відомі значення:
I = (0.1 кг * 10 м/c²) / (0.25 Тл * 0.2 м)
I = (1 Н) / (0.05 В*м)
I = 20 А
Отже, найменша сила струму, яка забезпечить відсутність натягу в нитках, дорівнює 20 Ампер.
Пояснення:
)