Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4534
2017-10-24 
Из тонкого провода сопротивлением $R = 10 Ом$ изготовили квадратную рамку со стороной $a = 10 см$. Рамку поместили в однородное магнитное поле, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости рамки и по модулю равен $B = 0,1 Тл$. К вершинам двух соседних углов рамки подключили источник с малым внутренним сопротивлением и ЭДС $\mathcal{E} = 3 В$. Найти силу, действующую на рамку со стороны магнитного поля.
Решение:
На рис. изображена рамка ABCD, к вершинам А и D которой подключен источник ЭДС. Таким образом, сторона рамки AD подключена параллельно участку ABCD. В магнитном поле на проводники с током (стороны рамки) действуют силы Ампера. Направления магнитной индукции, токов и сил Ампера представлены на рис. Пренебрегая внутренним сопротивлением источника и используя закон Ома для полной цепи, найдем значения токов $I_{1}$ и $I_{2}$, текущих по участкам AD и ABCD:
$I_{1} = \frac{4 \mathcal{E}}{R}, I_{2} = \frac{4 \mathcal{E}}{3R}$.
Из рис. видно, что силы Ампера, действующие на стороны AB и CD, уравновешивают друг друга, а на стороны AD и BC - складываются. Поэтому на рамку действует результирующая сила, модуль которой равен
$F = F_{A1} + F_{A2} = (I_{1} + I_{2}) ab$.
Здесь учтено, что плоскость рамки перпендикулярна направлению вектора магнитной индукции $\vec{B}$. Поэтому входящий в закон Ампера синус угла между проводником с током и вектором $\vec{B}$ для каждой из сторон рамки обращается в единицу. Подставляя в выражение для $F$ найденные выше значения токов, находим ответ:
$F = \frac{16 \mathcal{E} aB}{3R} = 1,6 \cdot 10^{-2} H$.
Из тонкого провода сопротивлением $R = 10 Ом$ изготовили квадратную рамку со стороной $a = 10 см$. Рамку поместили в однородное магнитное поле, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости рамки и по модулю равен $B = 0,1 Тл$. К вершинам двух соседних углов рамки подключили источник с малым внутренним сопротивлением и ЭДС $\mathcal{E} = 3 В$. Найти силу, действующую на рамку со стороны магнитного поля.
Решение:
На рис. изображена рамка ABCD, к вершинам А и D которой подключен источник ЭДС. Таким образом, сторона рамки AD подключена параллельно участку ABCD. В магнитном поле на проводники с током (стороны рамки) действуют силы Ампера. Направления магнитной индукции, токов и сил Ампера представлены на рис. Пренебрегая внутренним сопротивлением источника и используя закон Ома для полной цепи, найдем значения токов $I_{1}$ и $I_{2}$, текущих по участкам AD и ABCD:
$I_{1} = \frac{4 \mathcal{E}}{R}, I_{2} = \frac{4 \mathcal{E}}{3R}$.
Из рис. видно, что силы Ампера, действующие на стороны AB и CD, уравновешивают друг друга, а на стороны AD и BC - складываются. Поэтому на рамку действует результирующая сила, модуль которой равен
$F = F_{A1} + F_{A2} = (I_{1} + I_{2}) ab$.
Здесь учтено, что плоскость рамки перпендикулярна направлению вектора магнитной индукции $\vec{B}$. Поэтому входящий в закон Ампера синус угла между проводником с током и вектором $\vec{B}$ для каждой из сторон рамки обращается в единицу. Подставляя в выражение для $F$ найденные выше значения токов, находим ответ:
$F = \frac{16 \mathcal{E} aB}{3R} = 1,6 \cdot 10^{-2} H$.
