Какова сила, действующая на квадратную рамку со стороной 10 см, которая находится в поле бесконечно длинного

Тема занятия: Магнитное поле ампера

Инструкция: Когда электрический ток протекает через проводник, вокруг него создается магнитное поле. Это явление называется магнитным полем Ампера. Сила, действующая на квадратную рамку, может быть найдена с использованием закона Био-Савара-Лапласа. Этот закон устанавливает, что магнитное поле создаваемое проводником длиной L, пропорционально силе тока I и обратно пропорционально расстоянию r от проводника до точки, где измеряется поле.

Для расчета силы, действующей на квадратную рамку, необходимо знать следующие параметры:

- Сила тока проводника (I) - 20 А,
- Длина стороны рамки (L) - 10 см,
- Расстояние от проводника до ближайшей стороны рамки (r) - 5,0 см.

Сила (F), действующая на квадратную рамку, может быть рассчитана по формуле: F = B * I * L, где B - магнитная индукция, которая определяется как B = (μ0 * I) / (2πr), где μ0 - магнитная постоянная (4π * 10^(-7) Тл·м/А).

Доп. материал:

Найдем силу, действующую на квадратную рамку.

Дано:

- Сила тока проводника (I) - 20 А,
- Длина стороны рамки (L) - 10 см,
- Расстояние от проводника до ближайшей стороны рамки (r) - 5,0 см.

Решение:

1. Расчет магнитной индукции B: B = (μ0 * I) / (2πr), где μ0 = 4π * 10^(-7) Тл·м/А.

B = (4π * 10^(-7) Тл·м/А) * (20 А) / (2π * 0,05 м) = 8 * 10^(-6) Тл (тесла).

2. Расчет силы F: F = B * I * L.

F = (8 * 10^(-6) Тл) * (20 А) * (0,1 м) = 1,6 * 10^(-5) Н (ньютон).

Таким образом, сила, действующая на квадратную рамку, составляет 1,6 * 10^(-5) Н.

Совет: Для более легкого понимания концепции можно представить магнитное поле Ампера как обтекание проводника потоком магнитного поля, а сила, действующая на рамку, связана с этим потоком. Чтобы усвоить материал, проведите дополнительные эксперименты или наблюдения с использованием магнитов, проводников и простых контуров. Это поможет визуализировать физические явления и законы.

Закрепляющее упражнение: Какова сила, действующая на квадратную рамку со стороной 15 см, которая находится в поле бесконечно длинного прямолинейного проводника с силой тока 10 А. Расстояние от проводника до ближайшей стороны рамки составляет 7,5 см, и у рамки тоже есть сила тока.