57. Горизонтально розмiщений провідник знаходиться у вертикальному однорідному магнітному полі, індукція якого 0,1 Тл. По провіднику iде струм 1,7 А, причому сила тяжіння повністю зрівноважується силою Ампера. Яка площа поперечного перерізу провідника, якщо густина матеріалу під 8500 кг/м³?
Answers & Comments
Ответ:
Для вирішення цього завдання використовуємо формулу сили Ампера яка стверджує що сила що діє на провідник залежить від індукції магнітного поля струму в провіднику та його довжини.
За формулою сили Ампера F = B * I * L де F - сила Ампера B - індукція магнітного поля I - струм і L - довжина провідника.
У даному випадку сила тяжіння повністю зрівноважується силою Ампера тому можемо записати рівняння:
F_amp = F_gravде F_amp - сила Ампера F_grav - сила тяжіння.
Сила тяжіння можна виразити як F_grav = m * g де m - маса провідника g - прискорення вільного падіння.
Масу провідника можна виразити як m = V * ρ де V - об'єм провідника ρ - густина матеріалу.
Тепер можемо записати рівняння для сили Ампера:
B * I * L = V * ρ * g.
Оскільки провідник горизонтально розміщений його довжина L буде дорівнювати ширині а об'єм провідника V можна виразити як S * L де S - площа поперечного перерізу провідника.
Підставимо ці значення у рівняння:
B * I * L = S * L * ρ * g.
Скасуємо довжину L з обох боків рівняння:
B * I = S * ρ * g.
Враховуючи дані отримуємо:
01 Тл * 17 А = S * 8500 кг/м³ * 98 м/с².
Проведемо необхідні обчислення:
017 Тл * 17 А = S * 83300 кг·м/с².
S = (017 Тл * 17 А) / (83300 кг·м/с²).
S = 0289 м².
Отже площа поперечного перерізу провідника дорівнює 0289 м².