Дано: l = 60 см = 0.6 м, m = 50 г = 0.05 кг, B = 0.4 Тл, I = 1.2 А, g = 9.81 м/с^2.
а) Найти направление действующей на стержень силы Ампера.
б) Найти действующую на стержень силу Ампера.
в) Найти угол отклонения проводов от вертикали в равновесии.
Решение:
а) Действующая на стержень сила Ампера будет направлена в соответствии с правилом левой руки. Если смотреть по ходу тока, а большой палец правой руки указывает направление тока, а остальные пальцы - направление магнитного поля, то ладонь будет указывать направление силы. В данном случае, при заданном направлении тока, сила Ампера будет направлена вверх.
б) Действующая на стержень сила Ампера определяется формулой F = B * I * l * sin(θ), где θ - угол между направлением тока и магнитной индукцией.
F = 0.4 Тл * 1.2 А * 0.6 м * sin(90°) = 0.288 Н.
в) Угол отклонения проводов от вертикали в равновесии можно найти из условия равновесия моментов сил. Так как сила Ампера и сила тяжести создают противоположные моменты, то sin(θ) = mg / (B * I * l).
sin(θ) = 0.05 кг * 9.81 м/с^2 / (0.4 Тл * 1.2 А * 0.6 м) = 0.3438
θ = arcsin(0.3438) ≈ 20°.
Ответ:
а) Действующая на стержень сила Ампера направлена вверх.
б) Действующая на стержень сила Ампера равна 0.288 Н.
в) Угол отклонения проводов от вертикали в равновесии составляет примерно 20°.