Question

Вгоризонтальном однородном магнитном поле на горизонтальных проводящих рельсах перпендикулярно линиям магнитной индукции расположен горизонтальный проводник массой 4 г (см. расстояние между рельсами 20 см. модуль вектора магнитной индукции равен 0,02 тл. через проводник пропускают электрический ток. при каком значении силы тока вес проводника станет равным нулю? !

Answer 1

В горизонтальном однородном магнитном поле на горизонтальных проводящих рельсах перпендикулярно линиям магнитной индукции расположен горизонтальный проводник массой 4 г (см. рис.). Расстояние между рельсами 20 см. Модуль вектора магнитной индукции равен 0,02 Тл. Через проводник пропускают электрический ток. При каком значении силы тока вес проводника станет равным нулю?

Дано  L=0,2 м     m=4*10^-3 кг   B=0,02 Тл    I - ?

если вес равен нулю то  m*g= Fa
m*g=I*B*L

I=m*g/B*L=4*10^-3*10/0,02*0,2=10 A

ответ  I=10А

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать известные формулы и законы электромагнетизма.

1. Воспользуемся законом Лоренца, который гласит:
F = qvBsinθ,
где F - сила, q - заряд движущейся частицы (в данном случае это заряд электрона), v - скорость движения заряда, B - магнитная индукция, θ - угол между скоростью заряда и направлением магнитной индукции.

2. Для того чтобы сила тока в проводнике создавала такую же по величине, но противоположно направленную силу на проводник, нам нужно, чтобы вес проводника и сила Лоренца уравновесили друг друга. Вес проводника можно выразить как:
Fг = mg,
где m - масса проводника, g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9,8 м/с²).

3. Применим закон Лоренца к нашей задаче. Поскольку проводник движется перпендикулярно линиям магнитной индукции, угол θ будет равен 90°. Также, поскольку проводник движется по горизонтальным рельсам, его скорость v будет горизонтальной и перпендикулярной магнитной индукции. Таким образом, sinθ = sin90° = 1.

4. Теперь мы можем записать уравнение для уравновешивания сил:
mg = qvB.

Если проводник пропускает электрический ток, то ток вызывает появление силы Лоренца в проводнике. Величина этой силы можно выразить через ток I и ширину проводника d:
Fл = IBd,
где I - сила тока, B - магнитная индукция, d - длина проводника, расположенного в магнитном поле (в данном случае это расстояние между рельсами).

5. Чтобы проводник находился в равновесии, его вес должен быть равен силе Лоренца. Таким образом, уравнение примет вид:
mg = IBd.

6. В нашей задаче известны следующие данные: масса проводника m = 4 г = 0,004 кг, расстояние между рельсами d = 20 см = 0,2 м, магнитная индукция B = 0,02 Тл.

7. Подставим известные значения в уравнение:
(0,004 кг) * 9,8 м/с² = I * (0,02 Тл) * (0,2 м).

8. Решим уравнение относительно силы тока I:
I = (0,004 кг * 9,8 м/с²) / (0,02 Тл * 0,2 м).

9. Посчитаем значение силы тока:
I = 0,04 А.

Таким образом, чтобы вес проводника стал равным нулю, необходимо, чтобы сила тока в проводнике была равна 0,04 А.