С какой максимальной силой магнитное поле с индукцией 10 мТл может действовать на прямолинейный стальной проводник с площадью поперечного сечения 2 мм2, если к проводнику приложено напряжение 6 В?
от

1 Ответ

дано:  
Магнитная индукция B = 10 мТл = 0,01 Тл  
Площадь поперечного сечения S = 2 мм² = 2 * 10^(-6) м²  
Напряжение U = 6 В  

найти:  
Максимальная сила магнитного поля F  

решение:  
Сначала найдем силу тока I в проводнике, используя закон Ома:  
I = U / R  

Сопротивление R проводника можно найти по формуле:  
R = ρ * (L / S)  

где ρ — удельное сопротивление материала. Для стали ρ примерно равно 1,7 * 10^(-8) Ом·м. Однако для максимального значения силы мы можем использовать максимальную силу тока, которая возможна при заданном напряжении.

Из закона Ома и зависимости для силы Ампера:  
F = B * I * L * sin(θ)  

При максимальном значении силы (при θ = 90°):  
F = B * I * L  

Таким образом, чтобы получить максимальную силу, нам необходимо знать длину проводника L. Но если длина не задана, то допустим, что мы хотим узнать силу на единицу длины (например, 1 м). Тогда:  
F = B * I  

Теперь выразим I через U и R, но поскольку R зависит от L, мы можем предположить, что I максимально, когда R минимально. Поскольку у нас нет конкретной длины, будем считать, что это идеальные условия.

Во избежание запутанности перейдем к расчету максимальной силы без L. Мы можем выразить I как:  
I = U / R  
Здесь R будет самым меньшим, таким, каким может быть, тогда:  
I = U / (ρ * (L/S))  

Подставляя это в силу:  
F = B * (U / (ρ * (L/S)))  
Для максимальной силы на единицу длины:  
F = B * (U / (ρ / S))  
Предположим, что максимальная сила с 1 м проводника:  
F_max = B * (U * S / ρ)

Для определения F_max нам нужно отслеживать только B, U, ρ и S. Известные значения:  
F_max = 0,01 * (6 * 2 * 10^(-6) / 1,7 * 10^(-8))

Теперь посчитаем:  
F_max = 0,01 * (12 * 10^(-6) / 1,7 * 10^(-8))  
F_max = 0,01 * (12 / 1,7) * 10^2  
F_max ≈ 0,01 * 7,06 ≈ 0,0706 Н  

ответ:  
Максимальная сила магнитного поля составляет примерно 0,0706 Н.
от