Визначити силу Ампера, що діє на провідник довжиною 20 см розташований в магнітному полі перпендикулярно до силових ліній, якщо по ньому протікає струм 10А, а індукція магнітного поля 400мТл.
Давление (P) - это сила, действующая на поверхность, деленная на площадь этой поверхности. Для решения этой задачи, нам необходимо найти значение давления.
Шаг 1: Найдите площадь (S) поверхности острия иглы.
У нас уже есть площадь острия иголки, она равна 0,00074 мм^2.
Для решения данной задачи нам понадобятся формулы для силы взаимодействия зарядов и для напряженности и потенциала электрического поля.
а) Формула для силы взаимодействия двух точечных зарядов выглядит следующим образом:
F = k * |q1 * q2| / r^2,
где F - сила взаимодействия, k - постоянная электростатической силы в вакуума (k ≈ 9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2), q1 и q2 - заряды этих зарядов, а r - расстояние между ними.
Подставим значения:
F = (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2) * |20 нКл * 50 нКл| / (0.1 м)^2,
F = (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2) * |(20 * 50) * (10^(-9))^2| / (0.1)^2,
F = (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2) * |1000 * 10^(-18)| / 0.01,
F = (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2) * 1000 * 10^(-16) / 0.01,
F = (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2) * 10 * 10^(-16) / 0.01,
F = (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2) * 10^(-15) / 0.01,
F = (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2) * 10^(-13),
F ≈ 9 * 10^(-4) Н.
Ответ: Заряды q1 и q2 взаимодействуют с силой около 9 * 10^(-4) Н.
б) Напряженность электрического поля создается зарядом в пространстве вокруг него. Напряженность (E) электрического поля определяется формулой:
E = k * |q| / r^2,
где E - напряженность поля, k - постоянная электростатической силы в вакууме, q - заряд, r - расстояние от заряда до точки, в которой мы измеряем напряженность.
Напряженность поля в данной точке будет равна векторной сумме этих двух напряженностей:
E = E1 + E2,
E = 1.8 * 10^3 Н/Кл + 4.5 * 10^3 Н/Кл,
E = 6.3 * 10^3 Н/Кл.
Ответ: Напряженность электрического поля, созданного зарядами q1 и q2 в этой точке, примерно равна 6.3 * 10^3 Н/Кл.
Потенциал электрического поля (V) определяется формулой:
V = k * q / r,
где V - потенциал поля, k - постоянная электростатической силы в вакууме, q - заряд, r - расстояние от заряда до точки, в которой мы измеряем потенциал.
Подставим значения для первого заряда:
V1 = (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2) * |20 нКл| / (0.1 м),
V1 = (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2) * |20 * 10^(-9) Кл| / 0.1 м,
Шаг 1: Найдите площадь (S) поверхности острия иглы.
У нас уже есть площадь острия иголки, она равна 0,00074 мм^2.
Шаг 2: Переведите площадь в квадратные метры.
1 мм^2 = 1 * 10^(-6) м^2 (1 миллиметр квадратный равен 1 миллионной части квадратного метра)
Таким образом, площадь острия иглы будет:
S = 0,00074 мм^2 * 1 * 10^(-6) м^2/мм^2 = 0,00000074 м^2
Шаг 3: Решите задачу, используя формулу для давления.
P = F / S
где P - давление, F - сила, действующая на поверхность, S - площадь поверхности.
У нас дана сила F = 10,36 Н и площадь S = 0,00000074 м^2.
Подставим значения в формулу:
P = 10,36 Н / 0,00000074 м^2 = 13 999 999,999999999 ГПа
Ответ: Давление, которое оказывает игла на ткань, равно 13 999 999,999999999 ГПа.