1. На сквозных вершинах квадрата со стороной 30 см проходят четыре параллельных проводника, через каждый из которых

1. На сквозных вершинах квадрата со стороной 30 см проходят четыре параллельных проводника, через каждый из которых проходит постоянный ток величиной 10 А. Три проводника имеют одинаковое направление тока, а четвертый – противоположное. Какова индукция магнитного поля в центре квадрата?
2. Горизонтально подвешен проводник длиной 0,2 м и массой 5 г на двух невесомых нитях в однородном магнитном поле. Вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику и его модуль равен 49 мТл. Какой должен быть ток, проходящий через проводник, чтобы одна из нитей оставалась натянутой?
Лёха

Лёха

Задача 1:
Для решения данной задачи воспользуемся законом Био-Савара-Лапласа. Формула для вычисления индукции магнитного поля от одного проводника в центре квадрата имеет вид:
\[B = \frac{{\mu_0 \cdot I}}{{2 \cdot r}}\],
где
\(B\) - индукция магнитного поля,
\(\mu_0\) - магнитная постоянная (\(4 \pi \times 10^{-7} \, Тл/А \cdot м\)),
\(I\) - сила тока,
\(r\) - расстояние от проводника до центра квадрата.

Поскольку в задаче сказано, что все проводники расположены на одном и том же расстоянии от центра квадрата, то этому расстоянию можно присвоить обозначение \(r\).
Для первых трех проводников индукция магнитного поля будет направлена в одну сторону, а для четвертого проводника - в противоположную. Так как все токи равны и обладают одинаковым направлением, то вклад первых трех проводников в индукцию магнитного поля будет равен сумме их индукций, а индукция от четвертого проводника будет иметь противоположное направление.

Таким образом, индукция магнитного поля в центре квадрата равна:
\[B = \frac{{\mu_0 \cdot (3 \cdot I - I)}}{{2 \cdot r}} = \frac{{\mu_0 \cdot 2 \cdot I}}{{2 \cdot r}} = \frac{{\mu_0 \cdot I}}{{r}}\].

Подставляя известные значения:
\(\mu_0 = 4 \pi \times 10^{-7} \, Тл/А \cdot м\),
\(I = 10 \, А\),
\(r = 15 \, см = 0,15 \, м\),
получим:
\[B = \frac{{4 \pi \times 10^{-7} \cdot 10}}{{0,15}} = \frac{{40 \pi \times 10^{-7}}}{{0,15}} \approx 8,377 \times 10^{-5} Тл\].

Ответ: Индукция магнитного поля в центре квадрата примерно равна \(8,377 \times 10^{-5} Тл\).

Задача 2:
Для решения данной задачи воспользуемся формулой для силы, действующей на проводник в магнитном поле:
\[F = B \cdot I \cdot l\],
где
\(F\) - сила, действующая на проводник,
\(B\) - вектор магнитной индукции,
\(I\) - сила тока,
\(l\) - длина проводника.

В данной задаче проводник подвешен на двух нитях, и для его уравновешивания необходимо, чтобы силы, действующие на каждую нить, были равны. То есть, если одна из нитей остается натянутой, то сила, действующая на проводник в направлении этой нити, должна быть равной нулю.

Пусть ток, проходящий через проводник, равен \(I\). Тогда сила, действующая на проводник, равна:
\[F = B \cdot I \cdot l\].

Для нити, которую нужно оставить натянутой, сила натяжения равна силе притяжения к проводнику, и мы можем записать следующее равенство:
\[T = B \cdot I \cdot l\],
где
\(T\) - сила натяжения нити.

Магнитная индукция \(B\) равна 49 мТл или \(49 \times 10^{-3} Тл\), а длина проводника \(l\) равна 0,2 м.

Таким образом, уравнение для силы натяжения нити принимает вид:
\[T = 49 \times 10^{-3} \cdot I \cdot 0,2\].

Поскольку в данной задаче нити невесомы, то сила натяжения нити равна силе притяжения к проводнику \(F = m \cdot g\), где \(m\) - масса проводника, а \(g\) - ускорение свободного падения.
Масса проводника равна 5 г или \(5 \times 10^{-3}\) кг, а ускорение свободного падения \(g = 9,8 \, м/с^2\).

Подставляя известные значения, получаем уравнение для силы притяжения к проводнику:
\[F = 5 \times 10^{-3} \cdot 9,8\].

Так как сила натяжения нити должна быть равна силе притяжения, то можно записать следующее равенство:
\[49 \times 10^{-3} \cdot I \cdot 0,2 = 5 \times 10^{-3} \cdot 9,8\].

Разделив обе части уравнения на \(0,2\), получаем:
\[49 \times 10^{-3} \cdot I = 5 \times 10^{-3} \cdot 9,8 \cdot \frac{1}{0,2}\].

Упрощая, получаем:
\[49 \times 10^{-3} \cdot I = 5 \times 10^{-3} \cdot 49\].

Поделив обе части уравнения на \(49 \times 10^{-3}\), находим значение тока \(I\):
\[I = \frac{{5 \times 10^{-3} \cdot 49}}{{49 \times 10^{-3}}} = 5 \, А\].

Ответ: Чтобы одна из нитей оставалась натянутой, ток, проходящий через проводник, должен быть равен 5 А.
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello