Question

По проваднику массой 3г и длиной 20см находящемуся на горизонтальной изолированной поверхности проходит ток с силой в 6Апроводник находится в однородном магнитном поле с силовыми линиями перпендикулярными проводнику и не оказывает действия на горизонтальную поверхность a) направление линий магнитного поля б) направление электромагнитной силы в)минимальную величину магнитной индукции

Answer 1

a) Линии магнитного поля направлены вертикально вверх или вниз (перпендикулярно проводнику).

б) Электромагнитная сила, действующая на проводник, направлена в сторону, перпендикулярную и линиям магнитного поля, и току в проводнике, по правилу левой руки Флеминга. В данном случае, если ток направлен из верхней части проводника в нижнюю, то электромагнитная сила будет направлена в сторону, перпендикулярную проводнику и линиям магнитного поля, слева от проводника.

в) Минимальную величину магнитной индукции сложно определить без дополнительных данных.

Объяснение :
Известно, что на проводник действует сила Лоренца, равная F = BIL, где B - индукция магнитного поля, I - сила тока, L - длина проводника.

В данном случае сила тока равна 6А, а длина проводника - 20см = 0.2м.

Также из условия задачи следует, что индукция магнитного поля перпендикулярна проводнику.

Значит, сила Лоренца будет равна F = BIL = B * 6А * 0.2м = 1.2B.

Так как проводник находится в равновесии и не движется, то сила Лоренца должна быть компенсирована силой трения проводника о поверхность. Так как поверхность изолированная, то трение равняется нулю, следовательно, B = 0.

Таким образом, индукция магнитного поля равна нулю и на проводник не действует сила Лоренца.

Answer 2

Для ответа на вопросы a, b и c нам понадобится использовать формулы, связанные с воздействием магнитного поля на проводник с током.

а) Направление линий магнитного поля: Линии магнитного поля будут касаться проводника в виде окружностей, их направление можно определить с помощью правила левой руки Энстейна (правило буравчика). При этом большой палец указывает на направление тока, а другие пальцы изогнуты вокруг проводника в направлении линий магнитного поля. Таким образом, линии магнитного поля будут образовывать окружности вокруг проводника.

б) Направление электромагнитной силы: Электромагнитная сила (F) на проводник с током, находящемся в магнитном поле, определяется по формуле: $F = I \cdot L \cdot B \cdot \sin(\theta)$ где:

• $I$ - сила тока (6 A),
• $L$ - длина проводника (20 см = 0.2 м),
• $B$ - магнитная индукция,
• $\theta$ - угол между направлением тока и линиями магнитного поля (в данном случае 90°, так как линии перпендикулярны проводнику).

Так как $\sin(90°) = 1$, то формула упрощается до: $F = I \cdot L \cdot B$

Теперь мы можем рассчитать $B$: $B = \frac{F}{I \cdot L}$ $B = \frac{mg}{I \cdot L}$ $B = \frac{0.003 \, \text{кг} \times 9.81 \, \text{м/с}^2}{6 \, \text{А} \times 0.2 \, \text{м}}$

Рассчитаем $B$: $B \approx 0.0247 \, \text{Т}$

в) Минимальная величина магнитной индукции: Минимальная величина магнитной индукции ($B_{\text{min}}$) соответствует силе тяжести проводника, исключительно поддерживающей его от падения. Это происходит, когда электромагнитная сила равна силе тяжести: $F = I \cdot L \cdot B_{\text{min}}$ $B_{\text{min}} = \frac{F}{I \cdot L}$

Подставляем известные значения: $B_{\text{min}} = \frac{0.003 \, \text{кг} \times 9.81 \, \text{м/с}^2}{6 \, \text{А} \times 0.2 \, \text{м}}$

Рассчитаем $B_{\text{min}}$: $B_{\text{min}} \approx 0.0247 \, \text{Т}$

Таким образом, минимальная величина магнитной индукции ($B_{\text{min}}$) равна примерно 0.0247 Тесла.