Физика

9 класс

Один проводник с током имеет форму квадрата, по нему утечет ток I. В одной плоскости с рамкой лежит бесконечно длинный прямой проводник с таким же током. Расположение проводников задано на рис.3. Найдите, какова сила, действующая на рамку, если расстояние между одной из сторон рамки и проводом равно длине стороны квадрата.

Рис. 3

Решение:

Магнитное поле создается бесконечно длинным проводником с током. Модуль индукции этого поля нам известен его можно записать как:

$B\left(r\right)=\frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I}{r}\left(2.2\right),$

где r -- расстояние от блинного проводника до точки поля.

Поле провода имеет цилиндрическую симметрию, для всех точек рамки оно будет направлено перпендикулярно. Если рассмотреть по очереди силы Ампера, которые действуют на каждый из четырех составных частей рамки, то выражение для модуля силы Ампера можно использовать в виде:

$F=IBlsin\alpha \ \left(2.3\right),$

где $l=а$ . Надо отметить, что на стороны, которые перпендикулярны проводнику с током будут действовать силы равные по модулю и противоположные по направлению, так результирующий их вклад равен нулю. $\overrightarrow{F_{1A}}$ =- $\overrightarrow{F_{2A}}$ .

Силы $F_{4A}\ и\ F_{3A}$ направлены вдоль одной прямой, но в противоположные стороны. Следовательно, результирующую силу по модулю найдем как:

$F=F_{4A}-\ F_{3A}\left(2.4\right).$

Используя закон Ампера, и помня, что магнитное поле перпендикулярно току в сторонах квадрата, запишем:

$F_{4A}=\frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I^2}{a},\ F_{3A}=\frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I^2}{2a}\left(2.5\right).$

Подставим (2.5) в (2.4), получим:

$F=\frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I^2}{a}-\ \frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I^2}{2a}=\frac{{\mu }_0}{4\pi }\frac{I^2}{a}.$

$F=\frac{{\mu }_0}{4\pi }\frac{I^2}{a}.$

9 класс Физика Простая

Продолжить чтение

Закон Ампера

Ещё по теме

Заряженный шарик приводят в соприкосновение с точно таким же незаряженным шариком. Находясь на расстоянии $r = 15$ см, шарики отталкиваются с силой $F = 1$ мН. Каков был первоначальный заряд заряженного шарика?

9 класс Физика Простая

Запишите теорему сложения ускорений для поступательного движения материальной точки.

9 класс Физика Простая

Прямой проводник длиной

$l = 20$ см и массой

$m = 105$ г подвешен горизонтально на двух легких нитях в однородном вертикальном магнитном поле. Модуль индукции магнитного поля

$В = 0,20$ Тл. Если по проводнику пропустить ток

$I = 5,0$ А, то нити, поддерживающие проводник, отклонятся от вертикали на угол

$\alpha$ . Сколько градусов будет составлять угол

$\alpha$ .

9 класс Физика Простая

Какую работу надо совершить, чтобы перенести точечный заряд

$\displaystyle{q=6\,{\text{нКл}}}$ из бесконечности в точку, находящуюся на расстоянии

$\displaystyle{\ell = 10\,{\text{см}}}$ от поверхности металлического шарика, потенциал которого

$\displaystyle{\varphi_{\text{ш}}=200\,{\text{В}}}$ , а радиус

$\displaystyle{R = 2\,{\text{см}}}$ ? Шарик находится в воздухе (считать

$\displaystyle{\varepsilon=1}$ ).

9 класс Физика Простая

Три шарика соединены между собой одинаковыми резиновыми шнурами так, что получился правильный треугольник. Система лежит на гладком горизонтальном столе. Какие одинаковые заряды надо сообщить шарикам, чтобы площадь треугольника увеличилась в 4 раза? Коэффициент жесткости каждого шнура $k$ , начальная длина $l$ .

9 класс Физика Простая

Жесткий диск вращается с постоянной угловой скоростью $\overrightarrow{{\mathbf \omega }}$ вокруг оси, укрепленной на столе. По диску движется точка А с постоянной относительно стола скоростью $\overrightarrow{v}$ . Определить скорость ${\overrightarrow{v}}_r$ и ускорение ${\overrightarrow{a}}_r$ частицы А относительно диска в момент, когда радиус-вектор, характеризующий ее положение по отношению к оси вращения, равен $\overrightarrow{{\mathbf \rho }}$ .

9 класс Физика Простая

Два одинаковых маленьких шарика массой по 0,1г каждый подвешены на непроводящих нитях длиной

$\displaystyle{\ell = 1\,{\text{м}}}$ к одной точке. После того как шарикам были сообщены одинаковые заряды

$\displaystyle{q}$ , они разошлись на расстояние

$\displaystyle{r=9\,{\text{см}}}$ . Диэлектрическая проницаемость воздуха

$\displaystyle{\varepsilon=1}$ . Определить заряды шариков.

9 класс Физика Простая

Прямолинейный горизонтально расположенный проводник находится в однородном магнитном поле, модуль индукции которого $В = 0,10$ Тл.

По проводнику протекает ток $I = 1,8$ А, причем сила тяжести полностью уравновешивается силой, действующей на проводник со стороны поля.

Если плотность материала проводника $ρ = 8900$ кг/м³, то какова площадь его поперечного сечения, мм²?

9 класс Физика Простая

В магнитном поле, направленном вертикально вниз на двух невесомых нитях горизонтально подвешен проводник с током силы I=2А. Масса проводника

$m=10^{-2}$ кг, длина l=0,4м. Индукция магнитного поля равна 0,25Тл. Определите величину угла, на который отклонятся нити, на которых висит проводник с током. Проводник весь находится в поле.

9 класс Физика Простая