Какова величина тока, протекающего по проводнику, если он находится в равновесии при угле отклонения от вертикали α = 300, в однородном магнитном поле, где индукция магнитного поля B = 0,2 Тл, линии которого направлены вертикально вниз? Длина проводника l = 20 см, а его масса m = 14,5 г.
Лисичка
Для решения данной задачи мы можем использовать закон Лоренца, который гласит, что на проводник, в котором протекает электрический ток, действует сила, равная произведению модуля магнитной индукции, тока и длины проводника:
\[F = B \cdot I \cdot l\sin(\alpha)\]
Так как проводник находится в равновесии, то горизонтальная составляющая силы тока должна быть равна вертикальной составляющей силы тяжести. То есть, \(F_{\text{тяж}} = F_{\text{ток}}\), где \(F_{\text{тяж}} = m \cdot g\) - сила тяжести.
Заменим \(F_{\text{тяж}}\) и \(F_{\text{ток}}\) в уравнении:
\[m \cdot g = B \cdot I \cdot l\sin(\alpha)\]
Теперь решим это уравнение относительно величины тока \(I\):
\[I = \frac{m \cdot g}{B \cdot l\sin(\alpha)}\]
Теперь подставим известные значения:
масса проводника \(m = 14,5 \, \text{г}\) (переведем в килограммы: \(14,5 \, \text{г} = 0,0145 \, \text{кг}\)),
ускорение свободного падения \(g = 9,8 \, \text{м/c}^2\),
магнитная индукция \(B = 0,2 \, \text{Тл}\),
длина проводника \(l = 20 \, \text{см}\) (переведем в метры: \(20 \, \text{см} = 0,2 \, \text{м}\)),
и угол отклонения от вертикали \(\alpha = 300 \, \text{градусов}\) (переведем в радианы: \(\alpha = \frac{300 \cdot \pi}{180} \, \text{рад}\)).
Подставим значения в формулу и произведем необходимые вычисления:
\[I = \frac{0,0145 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/c}^2}{0,2 \, \text{Тл} \cdot 0,2 \, \text{м} \cdot \sin(\frac{300 \cdot \pi}{180})}\]
Таким образом, величина тока, протекающего по проводнику, составляет приблизительно \(I \approx 0,219 \, \text{А}\).
\[F = B \cdot I \cdot l\sin(\alpha)\]
Так как проводник находится в равновесии, то горизонтальная составляющая силы тока должна быть равна вертикальной составляющей силы тяжести. То есть, \(F_{\text{тяж}} = F_{\text{ток}}\), где \(F_{\text{тяж}} = m \cdot g\) - сила тяжести.
Заменим \(F_{\text{тяж}}\) и \(F_{\text{ток}}\) в уравнении:
\[m \cdot g = B \cdot I \cdot l\sin(\alpha)\]
Теперь решим это уравнение относительно величины тока \(I\):
\[I = \frac{m \cdot g}{B \cdot l\sin(\alpha)}\]
Теперь подставим известные значения:
масса проводника \(m = 14,5 \, \text{г}\) (переведем в килограммы: \(14,5 \, \text{г} = 0,0145 \, \text{кг}\)),
ускорение свободного падения \(g = 9,8 \, \text{м/c}^2\),
магнитная индукция \(B = 0,2 \, \text{Тл}\),
длина проводника \(l = 20 \, \text{см}\) (переведем в метры: \(20 \, \text{см} = 0,2 \, \text{м}\)),
и угол отклонения от вертикали \(\alpha = 300 \, \text{градусов}\) (переведем в радианы: \(\alpha = \frac{300 \cdot \pi}{180} \, \text{рад}\)).
Подставим значения в формулу и произведем необходимые вычисления:
\[I = \frac{0,0145 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/c}^2}{0,2 \, \text{Тл} \cdot 0,2 \, \text{м} \cdot \sin(\frac{300 \cdot \pi}{180})}\]
Таким образом, величина тока, протекающего по проводнику, составляет приблизительно \(I \approx 0,219 \, \text{А}\).
Знаешь ответ?