2.2. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Контур с током в магнитном поле
Основные формулы
Сила, действующая на элемент проводника с током , помещенного в магнитное поле (сила Ампера),
, (21)
где – вектор магнитной индукции поля.
Модуль силы Ампера, действующей на элемент проводника с током,, (22)
где – угол между направлением векторов и .
Полная сила, действующая на весь проводник с током, помещенный в магнитное поле с индукцией ,. (23)
Сила взаимодействия двух проводников с токами и (на единицу длины проводника), (24)
где – магнитная постоянная, – расстояние между проводниками.
Магнитный момент контура с током
, (25)
где – магнитный момент; – сила тока; – площадь, ограниченная контуром; – вектор положительной нормали к контуру.
Модуль магнитного момента. (26)
Вращающий момент, действующий на контур с током, помещенный в магнитное поле,, (27)
где – вращающий момент; – магнитный момент; – вектор магнитной индукции поля.
Модуль вектора вращающего момента, (28)
где – угол между векторами и .
Сила, действующая на контур с током, помещенный в неоднородное магнитное поле (пондеромоторная сила),, (29)
где – магнитный момент; – градиент магнитной индукции поля.
Модуль пондеромоторной силы
1.Какие 2 условия необходимы для совершения механической работы?
Наличие приложенной силы и не равного нулю перемещения.
2.От каких 2 величин зависит совершенная работа?
От величины приложенной силы (суммы сил) и перемещения.
3.Что принимают за единицу работы?Дайте определение единицы работы 1 Дж.Какие еще единицы работы вы знаете?
За единицу работы 1 Дж в СИ принята работа, совершенная силой 1Н при перемещении тела на 1 м.
4.Что характеризует мощность?Что показывает мощность?
Мощность характеризует быстроту выполнения работы, то есть работу, выполненную за единицу времени.
5.Как находится мощность?Как называется единица мощности в СИ?Какие единицы мощности используют в технике?
Что бы найти мощность, надо разделить работу в джоулях на время выполнения работы в секундах. Единица измерения в СИ Ватт - Джоуль/секунда. В технике используют единицу измерения лошадиная сила. В разных странах она имеет разную величину, у нас, кажется, равна 750 Вт.
6.Что называется моментом силы?Сформулируйте правило моментов
Момент силы - это векторная величина равная произведению действующей силы на плечо. Плечо силы: кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы. Правило моментов: при равновесии тела сумма моментов всех сил равняется нулю.
7.Что характеризует момент силы?
Характеризует крутящий (или вращающий) момент. Эти два определения не тождественны.
8.Какое соотношение существует между путями,пройденными точками Приложения силы на рычаге, и этими силами?
Чем меньше сила, тем больше пройденный точкой приложения путь.
F1*L1 = F2*L2 отсюда F1/F2 = L2/L1 видно, что путь и сила обратно пропорциональны.
9.В чем заключается "золотое правило механики"? Кто его автор?
Сформулировано древним греком Героном и гласит:
ни один из простых механизмов не дает выигрыша в работе; во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии.
10.Какую работу называют полезной, какую-полной?
Работа, которая выполнена - это полная работа, а та часть, которая затрачена на выполнение нужной работы - полезная. Например, для передвижения шкафа мы затратили работу 100 Дж. Из них на преодоление трения затрачено 25 Дж. Следовательно, полная работа 100 Дж, полезная работа 75 Дж.
11.Что называют коэффициентом полезного действия механизма?
Отношение полезной работы к полной. В предыдущем примере, кпд = 75/100 = 0,75, или в процентах - умножив на 100% = 75%.
12.Может ли КПД механизма быть равным 1(100%)?Почему?
Очевидно, что нет, потому что в реальности всегда есть и силы трения и прочие вредные воздействия, на преодоление которых тратится часть работы.
13.Может ли КПД быть больше единицы?ответ обоснуйте.
Что бы кпд был больше 100%, полезная работа должна быть больше полной работы. Это нереально, хотя есть много людей, уверенных в обратном.
14.В каком случае можно сказать, что тело обладает энергией?Как называется единица энергии?
Тело обладает энергией, если оно может совершить работу. Измеряется в Джоулях, как и работа.
15.Чем обусловлена кинетическая энергия?Чему равна кинетическая энергия тела? От каких величин она зависит?
Кинетической энергией тела обладают вследствие их движения. Кинетическая энергия Е=mv^2/2 и зависит прямо пропорционально от массы и квадрата скорости тела.
16.Чем обусловлена потенциальная энергия? Чему равна потенциальная энергия тела,взаимодействующего с Землей ?От каких величин она зависит?
Потенциальная энергия обусловлена взаимным расположением тел и зависит от масс и расстояния между ними. В поле земного тяготения потенциальная энергия Е=mgh и зависит прямо пропорционально от массы, ускорения свободного падения (то есть притяжения Земли) и от расстояния от поверхности Земли, если она взята за точку отсчета. И, вообще, кинетическая и потенциальная энергия зависят от выбора системы отсчета.
сила F₀₁=16 Н, направленная вертикально вверх
Объяснение:
на тело, прижатое к вертикальной стене действуют 5 сил:
сила тяжести Fт, сила трения Fтр, сила, прижимающая тело к стене Fг, сила реакции опоры N и сила, величину которой необходимо определить F₀₁
Fт=mg, где
m - масса тела, кг
g - ускорение свободного падения g≅10 м/с²
Fтр=μN Н, где
l N l=l Fг l, Н
μ - коэффициент трения
Сила Fг полностью уравновешивается силой реакции опоры N.
Спроецируем векторы остальных (не скомпенсированных) сил на вертикальную ось оY. Учтем, что сила тяжести направлена вертикально вниз, сила трения - вертикально вверх, искомую силу направим, предположим, вертикально вниз. Ускорение по условию направлно вниз. Перейдя от векторных величин к скалярным, по 2-му закону Ньютона запишем:
Fт-Fтр+F₀₁=ma;
mg-μFг+F₀₁=ma;
F₀₁=ma-mg+μFг;
подставим числовые данные:
F₀₁=2*1-2*10+0,1*20=2-20+2= -16 (Н)
получили в итоге величину силы со знаком минус. Это значит, что искомая сила F₀₁ для выполнения условий задачи должна быть направлена в направлении, противоположном выбранному при составлении уравнения - т.е. вертикально вверх!