Меню

Прямолинейный проводник длиной l по которому протекает ток i помещен в однородное

Прямолинейный проводник массой 2 кг и длиной 0,5 м помещен в однородное магнитное поле

Условие задачи:

Прямолинейный проводник массой 2 кг и длиной 0,5 м помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции 15 Тл. Какой силы ток должен проходить по нему, чтобы он висел, не падая?

Задача №8.1.5 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Решение задачи:

Схема к решению задачи

На проводник, по которому течет ток, в магнитном поле действует сила Ампера. Величину этой силы можно определить по следующей формуле:

Направление действия силы Ампера определяется правилом левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в нее, а четыре вытянутых пальца направить по току в проводнике, то большой палец, оставленный на 90°, покажет направление силы Ампера. Очевидно, что в нашем случае сила Ампера должна быть направлена вверх, чтобы скомпенсировать действие силы тяжести \(mg\). Поэтому, если линии магнитной индукции направлены к нам, то ток в проводнике должен течь справа налево.

Так как проводник висит в воздухе, не падая, то есть находится в равновесии, то запишем первый закон Ньютона в проекции на ось \(y\):

Понятно, что здесь \(g\) – ускорение свободного падения, приближенно равное 10 м/с 2 .

Подставим в эту формулу выражение (1):

\[IBl\sin \alpha = mg\]

Откуда искомая сила тока в проводнике \(I\) равна:

Задача решена в общем виде, теперь подставим численные значения величин в формулу и посчитаем ответ:

Ответ: 2,67 А.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Источник

Проводник длиной L, по которому течет ток силой I помещен, в магнитное поле индукцией B перпендикулярно линиям магнитного поля. Как изменится сила Ампера и модуль вектора магнитной индукции при увеличении силы тока в проводнике в 2 раза?
таблица*
СИЛА АМПЕРА | МОДУЛЬ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Ответ

Ответы

Ответ

A-увеличится,так как мы увеличили силу тока

Б-не изменится,это же вектор.То что мы увеличили силу,не поменяет модуль вектора

Ответ

Количество теплоты увеличится также в 8 раз

Ответ

Поскольку сила Ампера зависит от силы тока прямопропорционально (F = BIΔLsinα), то при увеличении силы тока в 2 раза, сила Ампера также увеличится в 2 раза.

Читайте также:  Дальние передачи постоянного тока

Ответ

Так как F=I*B*L, сила Ампера увеличится в 2 раза.

Ответ

Увеличится в 36 раз.

Считаем, что сопротивление проводника остается неизменным (не зависит от тока).

Активная мощность P электрического тока связана с силой тока I и сопротивлением R по формуле

P=I^2*R.

Отсюда видно, что зависимость мощности от тока является квадратичной, таким образом количество теплоты, выделяющееся за единицу времени,

P_2=(6*I)^2*R=36P_1.

Источник

Сила Ампера и сила Лоренца

Прямолинейный проводник длиной \(L\) с током \(I\) помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции \(B\) . Во сколько раз уменьшится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза?

Сила Ампера: \[F_a=BIlsin\alpha,\] где \(B\) – модуль вектора магнитной индукции, \(I\) – сила тока, \(l\) – длина проводника, \(\alpha\) – угол между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике. Увеличивая длину проводника в 2 раза и уменьшая силу тока в 4 раза, сила Ампера уменьшится в 2 раза.

Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет ток 6 А, находится в однородном магнитном поле. Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом \(30^<\circ>\) к вектору В. Какова сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля? (Ответ дать в ньютонах.)

Сила Ампера: \[F_a=BILsin\alpha,\] где \(B\) – модуль вектора магнитной индукции, \(I\) – сила тока, \(l\) – длина проводника, \(\alpha\) – угол между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике. \[F_a=0,2\text< Тл>\cdot0,5\text< м>\cdot6\text< А>\cdot\frac<1><2>=0,3\text< Н>\]

Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 5 Тл, направленной под некоторым углом к силовым линиям магнитного поля, со скоростью 1 км/с. Найдите максимально возможное значение модуля силы Лоренца, действующей на электрон. Ответ дайте в Н, умноженных на \(10^<16>\)

Сила Лоренца: \[F_l=Bvqsin\alpha,\] где \(B\) – модуль вектора магнитной индукции, \(v\) – скорость заряда, \(q\) – заряд, \(\alpha\) – угол между вектором магнитного поля и скоростью движения частицы. Максимальное силы Лоренца значение при угле \(\alpha=\dfrac<\pi><2>\) . \[F_=Bvqsin\alpha=0\] \[F_=Bvqsin\alpha=5\text< Тл>\cdot10^3\text< м/с>\cdot1,6\cdot10^<-19>\text< Кл>=8\cdot10^ <-16>\text< Н>\]

Заряженная частица движется по окружности в однородном магнитном поле. Во сколько увеличится частота обращения частицы, если уменьшить ее кинетическую энергию в 2 раза?

Для частицы в магнитном поле справедливо следующее: \[F_l=ma_<\text< цс>>,\] где \(F_l\) – сила Лоренца , \(m\) – масса частицы, \(a_<\text< цс>>\) – центростремительное ускорение. Подставим вместо силы Лоренца \(Bvq\) , а вместо центростремительного ускорения \(\dfrac\) \[Bvq=\frac\] \[Bq=\frac\] Формула для нахождения периода: \[T=\frac<2\pi R>\] \[\frac=\frac<2\pi>\] \[Bq=\frac<2\pi m>\] \[T=\frac<2\pi m>\] Получаем, что период вращения не зависит от скорости частицы, а значит, не зависит от кинетической энергии частицы. Так как период и частота вращения обратно пропорциональные величины, значит, частота вращения не изменится.

Читайте также:  Колебания силы тока в конденсаторе по фазе от колебаний напряжения

На проводник длиной 0,5 м с током силой 20 А в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл действует сила 0,5 Н. Какой угол (в градусах) составляет направление тока в проводнике с вектором магнитной индукции?

Сила Ампера: \[F_A=BIlsin\alpha,\] где \(B\) – модуль вектора магнитной индукции, \(I\) – сила тока, \(l\) – длина проводника, \(\alpha\) – угол между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике. Отсюда синус угла \(\alpha\) \[sin\alpha=\frac=\frac<0,5\text< м>><0,1\text< Тл>\cdot20\text< А>\cdot0,5\text< Н>>=\frac<1><2>,\] а значит угол \(\alpha\) \[\alpha=30^<\circ>\]

Прямой проводник с током помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Во сколько раз уменьшится сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если его повернуть так, чтобы направление тока в проводнике составляло угол \(30^<\circ>\) с вектором индукции поля?

Сила Ампера: \[F_A=BIlsin\alpha,\] где \(B\) – модуль вектора магнитной индукции, \(I\) – сила тока, \(l\) – длина проводника, \(\alpha\) – угол между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике.
В первом случае \(\alpha_1=90^<\circ>\) , во втором \(\alpha_2=30^<\circ>\) , а значит отношение сил для первого и второго случаев \[\frac>>=\frac=\frac=\frac<1><0,5>=2\]

С какой силой взаимодействуют два параллельных провода с токами силой 300 А, если длина проводов 50 м и каждый из них создает в месте расположения другого провода магнитное поле с индукцией 1,2 мТл?

Сила Ампера: \[F_A=BIlsin\alpha,\] где \(B\) – модуль вектора магнитной индукции, \(I\) – сила тока, \(l\) – длина проводника, \(\alpha\) – угол между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике. \[F_A=1,2\cdot10^<-3>\text< Тл>\cdot300\text< А>\cdot50\text< м>=18 \text< Н>\]

Источник



Прямолинейный проводник длиной l по которому протекает ток i помещен в однородное

Протон p, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет скорость v,перпендикулярно вектору индукции B магнитного поля, направленному вертикально. Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F?

Читайте также:  Как найти работу электрического тока через мощность

1) от наблюдателя

2) к наблюдателю

3) горизонтально вправо

4) вертикально вниз

По правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд».Поскольку протон несет положительный заряд, мысленно проделав указанные действия, получаем, что сила Лоренца направлена от наблюдателя.

Правильный ответ указан под номером 1.

Почему сделан акцент на том, что заряд положительный?

Потому что для отрицательного заряда направление силы будет противоположное

Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции B. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза?

2) уменьшится в 4 раза

3) увеличится в 2 раза

4) уменьшится в 2 раза

Сила Ампера, действующая на проводник с током, помещенный в магнитном поле перпендикулярно силовым линиям, прямо пропорциональна произведению длины проводника и силы тока, текущего через него: