Номер 728, страница 101, часть 1 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Парфентьева

Часть 1. 11 класс. Основы электродинамики (продолжение). Магнитное поле. Взаимодействие токов. Вектор магнитной индукции. Закон Ампера - номер 728, страница 101.

Условие.

728 [597] Определите силу, действующую на часть прямолинейного проводника длиной $20 \text{ см}$ в однородном магнитном поле с индукцией $40 \text{ мТл}$ при разных углах между направлениями тока и вектором магнитной индукции: 1) $90^\circ$; 2) $60^\circ$; 3) $30^\circ$; 4) $0^\circ$. Сила тока равна $10 \text{ А}$.

Решение.

Дано:

$l = 20 \text{ см}$

$B = 40 \text{ мТл}$

$I = 10 \text{ А}$

$\alpha_1 = 90^\circ$

$\alpha_2 = 60^\circ$

$\alpha_3 = 30^\circ$

$\alpha_4 = 0^\circ$

Переведем единицы в систему СИ:

$l = 0.2 \text{ м}$

$B = 40 \cdot 10^{-3} \text{ Т} = 0.04 \text{ Т}$

Найти:

$F_1, F_2, F_3, F_4$ - ?

Решение:

Сила, действующая на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле, называется силой Ампера и определяется по формуле:

$F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$

где $\text{I}$ — сила тока в проводнике, $\text{B}$ — индукция магнитного поля, $\text{l}$ — длина проводника, а $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

Рассчитаем силу для каждого из заданных углов.

1) При угле $\alpha_1 = 90^\circ$

Значение синуса: $\sin(90^\circ) = 1$.

Подставляем значения в формулу:

$F_1 = 10 \text{ А} \cdot 0.04 \text{ Т} \cdot 0.2 \text{ м} \cdot 1 = 0.08 \text{ Н}$.

Ответ: 0,08 Н.

2) При угле $\alpha_2 = 60^\circ$

Значение синуса: $\sin(60^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.866$.

Подставляем значения в формулу:

$F_2 = 10 \text{ А} \cdot 0.04 \text{ Т} \cdot 0.2 \text{ м} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = 0.08 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.069 \text{ Н}$.

Ответ: $\approx 0,069$ Н.

3) При угле $\alpha_3 = 30^\circ$

Значение синуса: $\sin(30^\circ) = 0.5$.

Подставляем значения в формулу:

$F_3 = 10 \text{ А} \cdot 0.04 \text{ Т} \cdot 0.2 \text{ м} \cdot 0.5 = 0.04 \text{ Н}$.

Ответ: 0,04 Н.

4) При угле $\alpha_4 = 0^\circ$

Значение синуса: $\sin(0^\circ) = 0$.

Подставляем значения в формулу:

$F_4 = 10 \text{ А} \cdot 0.04 \text{ Т} \cdot 0.2 \text{ м} \cdot 0 = 0 \text{ Н}$.

Ответ: 0 Н.