Question

Как устанавливается рамка с током в однородном магнитном поле? Обоснуйте, заранее спасибо! Даю 20 баллов

Answer 1

Согласно правилу левой руки на противоположные стороны рамки действуют силы Ампера, которые стремятся повернуть её так, чтобы плоскость рамки была перпендикулярна линиям магнитной индукции. Это приводит к тому, что на рамку с током в однородном магнитном поле действует момент сил, поворачивающий рамку. Если плоскость рамки перпендикулярна вектору индукции магнитного поля то момент сил равен нулю, и рамка не закручивается. Силы Ампера в этом случае растягивают рамку. Если рамка отклоняется на некоторый угол α, то под действием сил Ампера она будет поворачиваться. Момент сил, действующий на рамку с током, будет максимальным, если рамка параллельна вектору индукции магнитного поля Как показывает опыт, момент сил, действующий на рамку, пропорционален площади рамки S и силе тока I в ней:
M = I S B sin α.

Answer 2

Установка рамки с током в однородном магнитном поле основана на явлении, известном как "закон Лоренца", который описывает взаимодействие тока с магнитным полем.

Закон Лоренца гласит, что на заряженную частицу, движущуюся со скоростью в магнитном поле, действует сила, направление которой перпендикулярно как скорости частицы, так и направлению магнитного поля. Величина этой силы определяется формулой:

F = q * v * B * sin(θ),

где: F - сила на заряженную частицу, q - величина заряда частицы, v - скорость частицы, B - индукция магнитного поля (магнитная индукция), θ - угол между векторами скорости и индукции магнитного поля.

Теперь, чтобы установить рамку с током в однородном магнитном поле, необходимо провести электрический ток через рамку. Когда ток протекает через рамку, каждый из её проводов становится заряженной частицей, движущейся со скоростью тока. Поэтому на каждый провод действует сила Лоренца, которая будет стремиться изменить направление движения этих проводов.

Предположим, что рамка является квадратной, и ток течет по проводам в одном направлении. В данном случае, для каждого провода справедливо следующее:

• Если провод перпендикулярен магнитному полю, то сила Лоренца будет направлена вдоль сторон рамки, и провод не будет двигаться.
• Если провод параллелен магнитному полю, то сила Лоренца будет направлена перпендикулярно сторонам рамки, и провод также не будет двигаться.
• Если провод расположен под углом к магнитному полю, сила Лоренца будет направлена по диагонали квадрата рамки, что приведет к вращению рамки вокруг своего центра.

Таким образом, установка рамки с током в однородном магнитном поле приведет к её вращению вокруг оси, перпендикулярной магнитному полю. Этот эффект используется, например, в электрических и механических устройствах, таких как гальванометры, электромеханические счетчики, электрические моторы и другие устройства.