3.025. В одной плоскости с бесконечно длинным прямым током I1 = 10 А расположена прямоугольная рамка, обтекаемая током I2 = 2 А. Длинная стороны рамки b=30 cм параллельна току, короткая сторона а=6 см. Определить силу, действующую на рамку, и работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть рамку на 180о относительно стороны а, если центр рамки находится на расстоянии с=3,5 см от прямого длинного провода с током. (Решение → 14599)

Заказ №39119

3.025. В одной плоскости с бесконечно длинным прямым током I1 = 10 А расположена прямоугольная рамка, обтекаемая током I2 = 2 А. Длинная стороны рамки b=30 cм параллельна току, короткая сторона а=6 см. Определить силу, действующую на рамку, и работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть рамку на 180о относительно стороны а, если центр рамки находится на расстоянии с=3,5 см от прямого длинного провода с током. Дано 1 I  10 А I2 = 2 А b=30 cм=0,3 м a = 6 см=0,06 м с=3,5 см=0,035 м α=180о F  ? А-?

Решение

Рамка с током находится в неоднородном магнитном поле, создаваемым током прямого провода, так как магнитная индукция проводника с током убывает при удалении от него. На каждый элемент длины контура, расположенного в магнитном поле тока 1 I , действует сила Ампера, выражаемая формулой 2 dF I B dl   sin , где 2 I - сила тока в рамке, B - индукция магнитного поля в месте нахождения элемента рамки, I1 I2 с a A B C D B FAB FCD FAD FBC F dl - длина элемента рамки. Направление этой силы зависит, в частности, от направления вектора магнитной индукции в том месте, где находится этот элемент. Направления линий индукции, определяемые правилом правого винта, изображены на рисунке (справа от проводника «от нас»). Применив правило левой руки, найдем направления сил, действующих на все стороны рамки. Так как стороны AB и CD расположены одинаково относительно прямолинейного проводника, действующие на них силы должны быть численно равны. Будучи противоположно направленными, они уравновешиваются. Следовательно, равнодействующая всех сил, приложенных к рамке, равна F F F   AD BC и направлена в сторону от провода (совпадает с направлением силы FAD ); F I B b AD  2 1 , F I B b BC  2 2 ,  2 1 2 F I B B   ( )b . Определим индукцию поля прямолинейного проводника с током 1 I в местах нахождения сторон AD и BC :   0 1 1 2 0,5 I B c a      ,   0 1 2 2 0,5 I B c a     . Тогда результирующая сила:   0 1 2 0 1 2 2 2 1 1 2 0,5 0,5 2 0,25 I I b I I ba F с a c a c a                

3.025. В одной плоскости с бесконечно длинным прямым током I1 = 10 А расположена прямоугольная рамка, обтекаемая током I2 = 2 А. Длинная стороны рамки b=30 cм параллельна току, короткая сторона а=6 см. Определить силу, действующую на рамку, и работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть рамку на 180о относительно стороны а, если центр рамки находится на расстоянии с=3,5 см от прямого длинного провода с током.

 

3.025. В одной плоскости с бесконечно длинным прямым током I1 = 10 А расположена прямоугольная рамка, обтекаемая током I2 = 2 А. Длинная стороны рамки b=30 cм параллельна току, короткая сторона а=6 см. Определить силу, действующую на рамку, и работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть рамку на 180о относительно стороны а, если центр рамки находится на расстоянии с=3,5 см от прямого длинного провода с током.

3.025. В одной плоскости с бесконечно длинным прямым током I1 = 10 А расположена прямоугольная рамка, обтекаемая током I2 = 2 А. Длинная стороны рамки b=30 cм параллельна току, короткая сторона а=6 см. Определить силу, действующую на рамку, и работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть рамку на 180о относительно стороны а, если центр рамки находится на расстоянии с=3,5 см от прямого длинного провода с током.

 

3.025. В одной плоскости с бесконечно длинным прямым током I1 = 10 А расположена прямоугольная рамка, обтекаемая током I2 = 2 А. Длинная стороны рамки b=30 cм параллельна току, короткая сторона а=6 см. Определить силу, действующую на рамку, и работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть рамку на 180о относительно стороны а, если центр рамки находится на расстоянии с=3,5 см от прямого длинного провода с током.

3.025. В одной плоскости с бесконечно длинным прямым током I1 = 10 А расположена прямоугольная рамка, обтекаемая током I2 = 2 А. Длинная стороны рамки b=30 cм параллельна току, короткая сторона а=6 см. Определить силу, действующую на рамку, и работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть рамку на 180о относительно стороны а, если центр рамки находится на расстоянии с=3,5 см от прямого длинного провода с током.