Дано: I1 = 10.0 А, I2 = 1.00 А, b = 100 мм = 0.1 м, a = 80 мм = 0.08 м.
Найти: F (сила, действующая на рамку), A (работа для поворота рамки на 180 градусов).
Решение:
1. Найдем силу взаимодействия между прямым проводом и рамкой.
Магнитное поле от провода определяется формулой:
B = (μ0 * I1) / (2π * b),
где μ0 - магнитная постоянная, равная 4π*10^(-7) Гн/м.
Сила, действующая на одну сторону рамки в магнитном поле:
F = I2 * a * B.
2. Работа для поворота рамки на 180 градусов равна изменению потенциальной энергии системы. Потенциальная энергия системы рамки и провода равна работе, которую нужно совершить, чтобы противодействовать силе взаимодействия и повернуть рамку.
A = F * a * 180°.
Подставим значения и решим:
1. B = (4π*10^(-7) * 10) / (2π * 0.1) Тл = 2 * 10^(-5) Тл,
F = 1 * 0.08 * 2 * 10^(-5) Н = 1.6 * 10^(-5) Н.
2. A = 1.6 * 10^(-5) * 0.08 * 180 Дж = 2.88 * 10^(-5) Дж.
Ответ:
1) Сила, действующая на рамку F ≈ 1.6 * 10^(-5) Н,
2) Работа, которую нужно совершить, чтобы повернуть рамку на 180 градусов A ≈ 2.88 * 10^(-5) Дж.