Question

Провідний стержень довжиною 0,3 м масою 0,5 кг лежить на горизонтальних паралельних рейках перпендикулярно до них. Магнітне поле напрямлене вертикально. Стержень починає ковзати, коли по ним протікає струм 50 А. Коефіцієнт тертя 0,2. Вважати, що відстань між рейками дорівнює довжині стержня. Взяти g = 10 м/с 2 . 1. Сила Ампера, яка діє на стержень, напрямлена: А. Перпендикулярно до поля і паралельно до стержня; Б. Паралельно до поля і перпендикулярно до стержня. В. Паралельно як до поля, так і до стержня. Г. Перпендикулярно до поля і до стержня. 2. Визначити індукцію магнітного поля.

Answer 1

Відповідь: 1. Г. Перпендикулярно до поля і до стержня.

                   2. Див. додаток

Пояснення:

Answer 2

1. Сила Ампера, яка діє на стержень, напрямлена: Б. Паралельно до поля і перпендикулярно до стержня.

Закон Ампера стверджує, що магнітна сила, що діє на провідник зі струмом, напрямлена перпендикулярно до обох магнітного поля та струму. У цьому випадку, магнітне поле напрямлене вертикально, а струм протікає вздовж стержня. Тому сила Ампера буде напрямлена паралельно до поля (вертикально) і перпендикулярно до стержня (горизонтально).

2. Щоб визначити індукцію магнітного поля, можемо скористатися другим законом Ньютона для знаходження сили тертя, що зупиняє рух стержня.

Сила тертя (Fтертя) може бути знайдена за формулою: Fтертя = μ * m * g, де μ - коефіцієнт тертя (0,2), m - маса стержня (0,5 кг), g - прискорення вільного падіння (10 м/с^2).

Fтертя = 0,2 * 0,5 кг * 10 м/с^2 = 1 Н.

Ця сила тертя є рівною силі Ампера (Fампера), що діє на стержень.

Fтертя = Fампера

Сила Ампера може бути знайдена за формулою: Fампера = B * I * L, де B - індукція магнітного поля, I - сила струму (50 А), L - довжина стержня (0,3 м).

1 Н = B * 50 А * 0,3 м

B = 1 Н / (50 А * 0,3 м) B ≈ 0,0667 Тл (тесла)

Отже, індукція магнітного поля становить приблизно 0,0667 Тл.