Какую работу нужно выполнить для поворота рамки из ее текущего положения на 1/4, 1/2 и 1 полный оборот в воднородном

Тема вопроса: Поворот рамки в магнитном поле

Инструкция:
Чтобы определить работу, необходимую для поворота рамки в магнитном поле, нужно воспользоваться формулой W = M·cosθ, где W - работа (в джоулях), M - магнитный момент (в ампер-виторах), а cosθ - косинус угла поворота рамки.

Для начала найдем магнитный момент рамки, воспользовавшись формулой M = n·A·B, где n - количество витков (в данном случае 200 витков), A - площадь петли (40 см² = 0,004 м²), а B - индукция магнитного поля (0,06 Тл).

Теперь рассчитаем работу для каждого заданного угла поворота.

Для поворота на 1/4 оборота:
θ = 1/4 · 360° = 90°.
cosθ = cos90° = 0.
W = M·cosθ = 0.

Для поворота на 1/2 оборота:
θ = 1/2 · 360° = 180°.
cosθ = cos180° = -1.
W = M·cosθ = -M.

Для поворота на 1 полный оборот:
θ = 360°.
cosθ = cos360° = 1.
W = M·cosθ = M.

Демонстрация:
Необходимая работа для поворота рамки на 1/4 оборота в данном магнитном поле равна 0 джоулей.

Совет:
Для лучшего понимания можно использовать аналогию с вращением стрелки часов вокруг оси. При повороте на 1/4 оборота работа не требуется, т.к. угол поворота составляет прямой угол (90°), а в данном случае магнитное поле перпендикулярно оси вращения.

Закрепляющее упражнение:
Сколько работы нужно выполнить для поворота рамки на 3/4 оборота в данном магнитном поле?