Question

10.(4) Якщо замкнути коло (див. рис.), алюмінієвий стрижень М починає рухатися (покотиться). 1. Поясніть причини цього явища (розгорнута вiдповiдь з пояснювальним рисунком, на якому вкажіть напрямок ліній індукції, напрямок струму в провіднику та напрямок його руху) 2. З'ясуйте напрям та числове значення магнітної індукції, за яких стрижень перестане тиснути на рейки, якщо сила струму, що проходить по провіднику масою 0,5кг становить 2А, а відстань м ж рейками 20 см. Як при цьому треба встановити магніт(на пояснювальному рисунку, вкажіть напрямок ліній індукції, напрямок струму в провіднику та напрямок його руху) СРОЧНО ДАМ 40 балов​

Answer 1

1. Причиною руху алюмінієвого стрижня M є дія магнітного поля. Коло має магнітні полюси, обрані таким чином, що на стрижень М діють сили Лоренца, спрямовані вздовж діаметра кола. Ці сили зумовлюють початок руху стрижня М. Напрямок ліній індукції вказує на спрямованість магнітного поля, напрямок струму в провіднику показує, як струм проходить по провіднику, а напрямок руху стрижня М показує, куди рухається стрижень.

2. Щоб визначити напрям та числове значення магнітної індукції, за яких стрижень перестане тиснути на рейки, можемо скористатися формулою для сили Лоренца:

F = BILsinθ,

де F - сила, B - магнітна індукція, I - сила струму, L - довжина провідника, θ - кут між напрямом струму та напрямом магнітної індукції.

Оскільки сили Лоренца спрямовані вздовж діаметра кола, то кут між струмом та магнітною індукцією дорівнює 90 градусам, тобто sinθ = 1.

Підставляємо вираз для сили у формулу: F = BIL.

Так як стрижень перестає тиснути на рейки, значить F = 0. З формули отримуємо: BIL = 0.

Оскільки довжина провідника L та сила струму I задані, то ми знаходимо значення магнітної індукції B.

Щодо постановки магніту, яка максимально знижує силу тиску на рейки, можемо скористатися правилом лівої руки. При встановленні магніту потрібно зорієнтувати його полюси таким чином, щоб лінії індукції проходили вздовж рейок і вздовж провідника, а напрямок струму в провіднику був співпадав з напрямом магнітної індукції.

Напрямок ліній індукції показує, яким чином магнітне поле поширюється, напрямок струму в провіднику показує, яким чином струм проходить по провіднику, а напрямок руху стрижня показує, куди рухається стрижень.

Зазначені пояснення та розрахунки можуть бути краще зрозумілі використовуючи візуальне зображення ситуації та вказання напрямків на пояснювальному рисунку.