Горизонтальный линейный проводник массой m = 10 г и длиной L = 20 см подвешен на двух тонких вертикальных проволочках. Проводник полностью находится в однородном магнит- ном поле, индукция которого равна B = 0,25 Тл. На какой угол от вертикали отклонятся проволочки, поддерживающие проводник, если по нему пропустить ток I = 2 А? Массами поддерживающих проволочек пренебречь.
от

1 Ответ

Дано: масса проводника m = 10 г = 0.01 кг, длина проводника L = 20 см = 0.2 м, индукция магнитного поля B = 0.25 Тл, ток I = 2 А.

Найти: угол отклонения проволочек.

Решение с расчетом:
В данной задаче проволочки являются подвесами для проводника. Под действием силы тяжести и силы Лоренца проводник будет находиться в равновесии.

Сила Лоренца, действующая на проводник в магнитном поле, определяется по формуле F = I * L * B * sin(θ), где I - сила тока, L - длина проводника, B - индукция магнитного поля, θ - угол отклонения проводника от вертикали.

Сила тяжести, действующая на проводник, равна Fg = m * g, где m - масса проводника, g - ускорение свободного падения.

Поскольку проволочки массами пренебрегают, то сумма сил по вертикали должна быть равна нулю: F * cos(θ) = Fg.

Подставляем значения и решаем уравнение:
I * L * B * sin(θ) * cos(θ) = m * g.

По закону синуса: sin(2θ) = 2 * sin(θ) * cos(θ), заменяем в уравнении:
I * L * B * sin(2θ) = m * g.

Решаем уравнение относительно sin(2θ):
sin(2θ) = (m * g) / (I * L * B).

Находим значение sin(2θ) и далее вычисляем угол отклонения проволочек:
2θ = arcsin((m * g) / (I * L * B)).
θ = (1/2) * arcsin((m * g) / (I * L * B)).

Подставляем известные значения и рассчитываем угол отклонения:
θ = (1/2) * arcsin((0.01 * 9.8) / (2 * 0.2 * 0.25)).
θ ≈ 0.588 рад.

Ответ: Проволочки отклонятся на угол около 0.588 радиан от вертикали.
от