Меню

Стальной прямой проводник с током площадью поперечного сечения

Прямой проводник с током 1 А приобрел под действием перпендикулярного ему магнитного

Условие задачи:

Прямой проводник с током 1 А приобрел под действием перпендикулярного ему магнитного поля ускорение 2 м/с 2 . Площадь поперечного сечения проводника 1 мм 2 , плотность его материала 2500 кг/м 3 . Найти индукцию поля. Силу тяжести не учитывать.

Задача №8.1.12 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

\(I=1\) А, \(\alpha=90^\circ\), \(a=2\) м/с 2 , \(S=1\) мм 2 , \(\rho=2500\) кг/м 3 , \(B-?\)

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. Если принять, что вектор магнитной индукции направлен к нам, а сила тока – вверх, то сила Ампера \(F_А\) будет направлена вправо.

Сила Ампера \(F_А\) ускоряет проводник. Из второго закона Ньютона следует, что:

Учитывая формулу (1), имеем:

\[IBl\sin \alpha = ma\]

Очевидно, что массу проводника \(m\) можно определить как произведение плотности материала проводника \(\rho\) на его объем \(V\):

Зная площадь сечения проводника \(S\), объем \(V\) можно найти по формуле:

\[IBl\sin \alpha = \rho Sla\]

\[IB\sin \alpha = \rho Sa\]

Значит индукция магнитного поля \(B\) равна:

Численный ответ этой задачи равен:

Ответ: 5 мТл.

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

Источник

§ 2. Закон Ампера (окончание)

19. В однородном магнитном поле с индукцией 80 мТл горизонтально подвешен на двух тонких проводах металлический стержень. Магнитные линии горизонтальны и перпендикулярны стержню. Когда в проводнике включили ток силой 10 А, сила натяжения каждого провода изменилась на 0,2 Н. Чему равна длина стержня?

20. Горизонтальный стержень длиной 50 см подвешен в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл на тонких проводах одинаковой длины. Магнитные линии направлены вертикально. Чему равна масса проводника, если при силе тока в проводнике, равной 2 А, провода отклоняются на 45°?

21. Лежащий на столе замкнутый проволочный контур с током имеет форму прямоугольного треугольника с катетами 3 см и 4 см и находится в вертикальном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл. Сила тока равна 2 А. Чему равна сила, действующая на каждую сторону треугольника? Чему равна равнодействующая этих сил? Сделайте пояснительный чертёж.

22. На гладком столе лежит длинный кусок гибкого провода, подключённый в точках А и С к электрической цепи (рис. 2.2). Система находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен вертикально вниз. Какую форму примет провод после замыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

Рис. 2.2

23. Рамка с током, которая может вращаться вокруг оси МО, удерживается вблизи полосового магнита в положении, показанном на рисунке 2.3. Объясните на качественном уровне, как будет двигаться рамка, если её отпустить. Укажите, какие физические закономерности вы использовали. Учтите сопротивление воздуха.

Рис. 2.3

24. Прямой горизонтальный проводник длиной l и площадью поперечного сечения S подвешен на двух одинаковых лёгких пружинах жёсткостью k каждая. Сила тока в проводнике равна I (рис. 2.4). При включении однородного магнитного поля с направленной вертикально вниз индукцией пружины отклоняются от вертикали и удлинение каждой пружины становится равным Δl.

Рис. 2.4

а) Чему равна плотность материала проводника ρ?

б) Какой угол составляют пружины с вертикалью?

Источник

52. Расчёт сопротивления проводников — В.И. Лукашик, Сборник задач по физике

1302. а) Площади поперечных сечений и длины нихромовой и железной проволок одинаковы. Какая из них обладает большим сопротивлением; во сколько раз?
б) Площади поперечных сечений стальных проволок с одинаковыми длинами равны 0,05 и 1 мм2. Какая из них обладает меньшим сопротивлением; во сколько раз?

а) Сопротивление нихромовой проволоки в 11 раз больше сопротивления железной проволоки, поскольку сопротивление проводника прямо пропорционально его удельному сопротивлению, а удельное сопротивление нихрома в 11 раз больше удельного сопротивления железа.
б) Сопротивление проволоки с большей площадью поперечного сечения меньше в 20 раз, поскольку сопротивление проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения, а площадь более толстой проволоки больше в 20 раз больше, чем тонкой.

1303. Сопротивление проволоки длиной 1 км равно 5,6 Ом. Определите напряжение на каждом участке проволоки длиной 100 м, если сила тока в ней 7 мА.

52. Расчёт сопротивления проводников

1304. Для чего на электрифицированных железных дорогах на стыках рельсов устанавливают соединители в виде жгутов из толстой медной проволоки, приваренных к концам обоих рельсов?
Для уменьшения сопротивления на стыках рельсов.

Читайте также:  Датчики температуры с токов

1305. Во сколько раз сопротивление стальной проволоки длиной 1 м больше сопротивления железной проволоки той же длины и такой же площади поперечного сечения?
Сопротивление стальной проволоки в 1,5 раза больше сопротивления железной проволоки, поскольку сопротивление проводника прямо пропорционально его удельному сопротивлению, а удельное сопротивление стали в 1,5 раза больше удельного сопротивления железа.

1306. Имеются две проволоки из одного и того же материала с одинаковой площадью поперечного сечения. Длина первой равна 20 см, второй 1 м. Сопротивление какой проволоки больше; во сколько раз?
Сопротивление более длинной проволоки больше в 5 раз, поскольку сопротивление проводника прямо пропорционально его длине.

1307. Алюминиевая и медная проволоки имеют равные массы и одинаковые площади поперечных сечений. Какая из проволок имеет большее сопротивление?

52. Расчёт сопротивления проводников

1308. Имеются два однородных проводника, однако первый в 8 раз длиннее второго, который имеет вдвое большую площадь поперечного сечения. Какой из проводников обладает большим сопротивлением; во сколько раз?

52. Расчёт сопротивления проводников

1309. Два куска железной проволоки имеют одинаковые массы. Длина одного из них в 10 раз больше длины другого. Какой кусок проволоки имеет большее сопротивление; во сколько раз?

52. Расчёт сопротивления проводников

1310. После протягивания проволоки через волочильный станок длина ее увеличилась в 3 раза. Как изменилось сопротивление этой проволоки?

52. Расчёт сопротивления проводников

1311. После протягивания проволоки через волочильный станок длина ее увеличилась в 4 раза. Каким стало сопротивление этой проволоки, если до волочения ее сопротивление было 20 Ом?

52. Расчёт сопротивления проводников

1312. Определите устно, каким сопротивлением обладают железный проводник длиной 10 м и медный проводник длиной 100 м, если площади поперечных сечений этих проводников равны 1 мм2.

52. Расчёт сопротивления проводников

1313. Рассчитайте сопротивление медного контактного провода, подвешенного для питания трамвайного двигателя, если длина провода равна 5 км, а площадь поперечного сечения — 0,65 см2.

52. Расчёт сопротивления проводников

1314. Вычислите, каким сопротивлением обладает нихромовый проводник длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,75 мм2.

52. Расчёт сопротивления проводников

1315. Шнур, употребляемый для подводки тока к телефону, для гибкости делают из многих тонких медных проволок. Рассчитайте сопротивление такого провода длиной 3 м, состоящего из 20 проволок площадью поперечного сечения 0,05 мм2 каждая.

52. Расчёт сопротивления проводников

1316. Чему равно сопротивление константановой проволоки длиной 8 м и площадью поперечного сечения 2 мм2?

52. Расчёт сопротивления проводников

1317. Определите сопротивление телеграфного провода между Москвой и Санкт-Петербургом, если расстояние между городами равно около 650 км, а провода сделаны из железной проволоки площадью поперечного сечения 12 мм2.

52. Расчёт сопротивления проводников

1318. Определите силу тока, проходящего через реостат, изготовленный из никелиновой проволоки длиной 50 м и площадью поперечного сечения 1 мм2, если напряжение на зажимах реостата равно 45 В.

52. Расчёт сопротивления проводников

1319. Рассчитайте силу тока, проходящего по медному проводу длиной 100 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм2 при напряжении 6,8 В.

52. Расчёт сопротивления проводников

1320. Определите напряжение на концах стального проводника длиной 140 см и площадью поперечного сечения 0,2 мм2, в котором сила тока 250 мА.

52. Расчёт сопротивления проводников

1321. Обмотка реостата, изготовленная из никелиновой проволоки, имеет сопротивление 36 Ом. Какой длины эта проволока, если площадь ее поперечного сечения равна 0,2 мм2?

52. Расчёт сопротивления проводников

1322. Сопротивление изолированной нейзильберовой проволоки, намотанной на катушку, 100 Ом. Сколько метров проволоки площадью поперечного сечения 0,35 мм2 намотано на катушку? (Удельное сопротивление нейзильбера равно 0,2 Ом•мм2/м.)

52. Расчёт сопротивления проводников

1323. Какой длины надо взять медную проволоку площадью поперечного сечения 0,5 мм2, чтобы сопротивление ее было равно 34 Ом?

52. Расчёт сопротивления проводников

1324. Какой длины медная проволока намотана на катушку электрического звонка, если сопротивление ее равно 0,68 Ом, а площадь поперечного сечения 0,35 мм2?

52. Расчёт сопротивления проводников

1325. Сопротивление проволоки, у которой площадь поперечного сечения 0,1 мм2, равно 180 Ом. Какой площади поперечного сечения надо взять проволоку той же длины и из того же материала, чтобы получить сопротивление 36 Ом?

52. Расчёт сопротивления проводников

1326. Проводник, у которого площадь поперечного сечения 0,5 мм2 и сопротивление 16 Ом, надо заменить проводником из того же металла и той же длины, но сопротивлением 80 Ом. Какой площади поперечного сечения проводник необходимо подобрать для этой замены?

52. Расчёт сопротивления проводников

1327. Масса 1 км контактного провода на пригородных электрифицированных железных дорогах составляет 890 кг. Каково сопротивление этого провода?

52. Расчёт сопротивления проводников

1328. В спирали электронагревателя, изготовленного из никелиновой проволоки площадью поперечного сечения 0,1 мм2, при напряжении 220 В сила тока 4 А. Какова длина проволоки, составляющей спираль?

52. Расчёт сопротивления проводников

1329. Какой площади поперечного сечения нужно взять кусок стальной проволоки длиной I, чтобы сопротивление ее было равно сопротивлению алюминиевой проволоки длиной 21 и площадью поперечного сечения 0,75 мм2?

52. Расчёт сопротивления проводников

1330. Какая должна быть длина и максимальная площадь поперечного сечения никелиновой проволоки, имеющей сопротивление 2 Ом на длине 1 м, чтобы в изготовленном из нее нагревательном приборе при включении в сеть с напряжением 220 В сила тока не превышала 4 А?

Читайте также:  Блок питания с управлением по току схема

52. Расчёт сопротивления проводников

1331. Измерения показали, что проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 0,2 мм2 имеет сопротивление 2,5 Ом. Каково название сплава металлов, из которого изготовлен проводник?

52. Расчёт сопротивления проводников

1332. а) Определите массу железной проволоки площадью поперечного сечения 2 мм2, взятой для изготовления реостата сопротивлением 6 Ом.
б) Сопротивление медного контактного провода на длине 1 км, подвешенного для питания двигателя электровоза на электрифицированной железной дороге, равно 0,17 Ом. Какова площадь поперечного сечения этого провода? Какова масса этого провода?

52. Расчёт сопротивления проводников

1333. Какова масса медной проволоки длиной 2 км и сопротивлением 8,5 Ом?

52. Расчёт сопротивления проводников

1334. Какой массы надо взять никелиновый проводник площадью поперечного сечения 1 мм2, чтобы из него изготовить реостат сопротивлением 10 Ом? (Плотность никелина 8,8 г/см3.)

52. Расчёт сопротивления проводников

1335. Какой длины надо взять железную проволоку площадью поперечного сечения 2 мм2, чтобы ее сопротивление было таким же, как сопротивление алюминиевой проволоки длиной 1 км и сечением 4 мм2?

52. Расчёт сопротивления проводников

1336. Какой площади поперечного сечения нужно взять железную проволоку длиной 10 м, чтобы ее сопротивление было такое же, как у никелиновой проволоки площадью поперечного сечения 0,2 мм2 и длиной 1 м?

Источник

Сила Ампера

теория по физике 🧲 магнетизм

Сила Ампера — сила, которая действует на проводник с током, помещенный в магнитное поле.

Модуль силы Ампера обозначается как FA. Единица измерения — Ньютон (Н).

Математически модуль силы Ампера определяется как произведение модуля вектора магнитной индукции B, силы тока I, длины проводника l и синуса угла α между условным направлением тока и вектором магнитной индукции:

F A = B I l sin . α

Максимальное значение сила Ампера принимает, когда ток в проводнике направлен перпендикулярно вектору магнитной индукции, так как sin . 90 ° = 1 . И сила Ампера отсутствует совсем, если ток в проводнике направлен относительно вектора магнитной индукции вдоль одной линии. В этом случае угол между ними равен 0, а sin . 0 ° = 1 .

Пример №1. Максимальная сила, действующая в однородном магнитном поле на проводник с током длиной 10 см, равна 0,02 Н. Сила тока в проводнике равна 8 А. Найдите модуль вектора магнитной индукции этого поля.

Так как речь идет о максимальной силе, действующей на проводник с током, то sin . α при этом равен 1 (проводник с током расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции).

Определение направления силы Ампера

Направление вектора силы Ампера определяется правилом левой руки.

Правило левой руки

Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции → B входила в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующий на отрезок проводника (направление силы Ампера).

Пример №2. В однородном магнитном поле находится рамка, по которой начинает течь ток (см. рисунок). Какое направление (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, наблюдателю) имеет сила, действующая на нижнюю сторону рамки?

Так как в нижней стороне рамки ток направлен вправо, то четыре пальца левой руки нужно направить вправо. Саму левую руку при этом нужно расположить перпендикулярно плоскости рисунка ладонью вверх, чтобы в нее входили линии вектора магнитной индукции. Если отогнуть большой палец на прямой угол, то он покажет направление силы Ампера, действующей на нижнюю часть рамки. В данном случае она направлена в сторону от наблюдателя.

Работа силы Ампера

Проводники, на которые действует сила Ампера, могут перемещаться под действием этой силы. В этом случае говорят, что сила Ампера совершает работу. Из курса механики вспомним, что работа равна:

F — сила, совершающая работу, s — перемещение, совершенное телом под действием этой силы, α — угол между вектором силы и вектором перемещения.

Отсюда работа, совершаемая силой Ампера, равна:

A = F A s cos . α = B I l sin . β s cos . α

α — угол между вектором силы и вектором перемещения, β — угол между условным направлением тока и вектором магнитной индукции.

Пример №3. Проводник длиной l = 0,15 м перпендикулярен вектору магнитной индукции однородного магнитного поля, модуль которого B = 0,4 Тл. Сила тока в проводнике I = 8 А. Найдите работу, которая была совершена при перемещении проводника на 0,025 м по направлению действия силы Ампера.

Так как проводник расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции, и поле однородно, то синус угла между ними равен «1». Так как направление перемещение проводника совпадает с направлением действия силы Ампера, то косинус угла между ними тоже равен «1». Поэтому формула для вычисления работы силы Ампера принимает вид:

Подставим известные данные:

A = 0 , 4 · 8 · 0 , 15 · 0 , 025 = 0 , 012 ( Д ж ) = 12 ( м Д ж )

Как направлена сила Ампера, действующая на проводник № 3 со стороны двух других (см. рисунок), если все проводники тонкие, лежат в одной плоскости и параллельны друг другу? По проводникам идёт одинаковый ток силой I.

Читайте также:  Антенна как генератор тока

Алгоритм решения

Решение

На третьем проводнике выберем произвольную точку и определим, в какую сторону в ней направлен результирующий вектор → B , равный геометрической сумме векторов магнитной индукции первого и второго проводников ( → B 1 и → B 2 ). Применим правило буравчика. Мысленно сопоставим острие буравчика с направлением тока в первом проводнике. Тогда направление вращения его ручки покажем, что силовые линии вокруг проводника 1 направляются относительно плоскости рисунка против хода часовой стрелки. Ток во втором проводнике направлен противоположно току в первом. Следовательно, его силовые линии направлены относительно плоскости рисунка по часовой стрелке.

В точке А вектор → B 1 направлен в сторону от наблюдателя, а вектор → B 2 — к наблюдателю. Так как второй проводник расположен ближе к третьему, создаваемое им магнитное поле в точке А более сильное (силы тока во всех проводниках равны по условию задачи). Следовательно, результирующий вектор → B направлен к наблюдателю.

Теперь применим правило левой руки. Расположим ее так, чтобы четыре пальца были направлены в сторону течения тока в третьем проводнике. Ладонь расположим так, чтобы результирующий вектор → B входил в ладонь. Теперь отставим большой палец на 90 градусов. Относительно рисунка он покажет «вверх». Следовательно, сила Ампера → F А , действующая на третий проводник, направлена вверх.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Чему равна сила Ампера, действующая на стальной прямой проводник с током длиной 10 см и площадью поперечного сечения 2⋅10–2 мм 2 , если напряжение на нём 2,4 В, а модуль вектора магнитной индукции 1 Тл? Вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику. Удельное сопротивление стали 0,12 Ом⋅мм 2 /м.

Источник



Линия заданий 26, ЕГЭ по физике

Добавить в избранное

Верный ответ: 0,15

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 8762.

Задание ЕГЭ по физике

Добавить в избранное

Верный ответ: 0,01

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 8794.

Добавить в избранное

Верный ответ: 0,4

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 8826.

8858. Когда на металлическую пластину падает электромагнитное излучение с длиной волны \( \lambda \), максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 4,5 эВ. Если длина волны падающего излучения равна 2\( \lambda \), то максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1 эВ. Чему равна работа выхода электронов из металла?

Ответ: ________________ эВ.

Добавить в избранное

Верный ответ: 2,5

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 8858.

Добавить в избранное

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 8890.

Задание ЕГЭ по физике

Добавить в избранное

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 8922.

8954. Предмет расположен на горизонтальной главной оптической оси тонкой собирающей линзы. Оптическая сила линзы D = 5 дптр. Изображение предмета действительное, увеличение (отношение высоты изображения предмета к высоте самого предмета) k = 2. Найдите расстояние от изображения предмета до линзы.

Ответ: ________________ см.

Добавить в избранное

Верный ответ: 60

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 8954.

8986. Прямолинейный проводник длиной \( l = 0,1 \) м, по которому течет ток, находится в однородном магнитном поле с индукцией \( B = 0,4 \) Тл и расположен под углом 90° к вектору \( <\vec B>\). Какова сила тока, если сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, равна 0,2 Н?

Ответ: ________________ А.

Добавить в избранное

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 8986.

9018. Прямолинейный проводник длиной \( l \) = 0,2 м, по которому течет ток \( I \) = 2А, находится в однородном магнитном поле с индукцией \( B \) = 0,6 Тл и расположен параллельно вектору \( <\vec B>\). Определите модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля.

Ответ: ________________ Н.

Добавить в избранное

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 9018.

9050. Чему равна сила Ампера, действующая на стальной прямой проводник с током длиной 10 см и площадью поперечного сечения 2⋅10 -2 мм 2 , если напряжение на нем 3,6 В, а модуль вектора магнитной индукции 1 Тл? Вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику. Удельное сопротивление стали 0,12 Ом ⋅ мм 2 /м.

Источник