Дано:
Длина стержня (l) = 50 см = 0,5 м
Масса стержня (m) = 60 г = 0,06 кг
Индукция магнитного поля (B) = 0,3 Тл
Сила тока (I) = 2 А
Ускорение свободного падения (g) = 9.81 м/с^2
а) Действующая на стержень сила Ампера направлена по правилу левой руки Флеминга. Если указательный палец указывает направление магнитной индукции, а большой палец - направление силы тока, то средний палец будет указывать направление действующей силы Ампера.
б) Действующая на стержень сила Ампера определяется по формуле:
F = B * l * I,
где F - сила Ампера, l - длина проводника, I - сила тока.
Выразим силу Ампера:
F = 0,3 * 0,5 * 2 = 0,3 Н
Ответ: Действующая на стержень сила Ампера равна 0,3 Н.
в) Угол отклонения проводов от вертикали равновесия можно найти, используя формулу для силы тяжести и силы Ампера. При равновесии эти силы будут равны.
Момент силы Ампера равен моменту силы тяжести:
M = F * l = m * g * l
Из этого уравнения можно найти угол отклонения:
tg(θ) = (m * g * l) / (B * l * I) = (0,06 * 9.81 * 0,5) / (0,3 * 0,5 * 2) ≈ 0,294
θ ≈ arctg(0,294) ≈ 16,7°
Ответ: Угол отклонения проводов от вертикали, когда стержень находится в равновесии, составляет примерно 16,7°.