80 балов! Срочно!
На поверхні столу знаходиться провідник масою 18 г, паралельно поверхні створено однорідне магнітне поле з індукцією 50 мТл, що має напрямок як показано на рисунку. Довжина провідника 20 см. Якої сили струм треба пропустити по провіднику, щоб він почав підніматися над поверхнею столу?
Представити повне розв’язання задачі за правилами оформлення задач з фізики в текстовому виді.
Answers & Comments
Відповідь:.
Пояснення:Для розв'язання цієї задачі ми можемо скористатися рівнянням Лоренца, яке визначає силу, що діє на провідник, коли його рухають в магнітному полі:
�
=
�
�
�
sin
(
�
)
,
F=BILsin(θ),
де:
�
F - сила, що діє на провідник (в даному випадку, сила піднімання),
�
B - індукція магнітного поля,
�
I - сила струму через провідник,
�
L - довжина провідника,
�
θ - кут між напрямом магнітного поля і напрямом струму.
У цій задачі ми маємо паралельний провідник, тому
�
=
0
∘
θ=0
∘
, і
sin
(
0
∘
)
=
0
sin(0
∘
)=0. Тобто, сила піднімання буде дорівнювати нулю.
Але щоб провідник почав підніматися, потрібно подолати силу тяжіння. Закон Архімеда говорить, що сила підняття дорівнює вазі рідини (у цьому випадку повітря), яку вигнав об'єкт. Формула для сили тяжіння:
�
тяжіння
=
�
�
,
F
тяжіння
=mg,
де:
�
тяжіння
F
тяжіння
- сила тяжіння,
�
m - маса провідника,
�
g - прискорення вільного падіння (приблизно 9.81 м/с² на поверхні Землі).
В даному випадку маса провідника
�
=
18
г
=
0.018
кг
m=18г=0.018кг.
Отже, щоб провідник почав підніматися, сила підняття повинна дорівнювати силі тяжіння:
�
=
�
тяжіння
F=F
тяжіння
�
�
�
sin
(
�
)
=
�
�
BILsin(θ)=mg
Оскільки
sin
(
0
∘
)
=
0
sin(0
∘
)=0, ми знаємо, що
sin
(
�
)
sin(θ) дорівнює нулю, і ми не можемо подолати силу тяжіння за допомогою магнітного поля в цьому випадку. Тобто, щоб провідник почав підніматися, потрібно більше сили підняття, ніж сили тяжіння, і магнітне поле саме такою силою не обереже.
Отже, в даному випадку провідник не підніметься під впливом магнітного поля, і немає потреби розраховувати силу струму.