Магнитные поля и сила Лоренца
Яку силу струму потрібно пропустити по проводу, щоб він почав підніматися над поверхнею столу, коли на поверхні столу
Яку силу струму потрібно пропустити по проводу, щоб він почав підніматися над поверхнею столу, коли на поверхні столу знаходиться провідник масою 18 г, паралельно поверхні створено однорідне магнітне поле із індукцією 50 мтл, яке має напрямок, показаний на рисунку, а довжина проводу становить 20 см?
06.12.2023 06:43
Написать свой ответ:
Разъяснение: Для того чтобы проводник начал подниматься над поверхностью стола под воздействием магнитного поля, необходимо, чтобы на него действовала вертикальная сила Лоренца. Сила Лоренца определяется по формуле:
F = q * v * B * sin(θ),
где q - заряд проводника, v - скорость проводника, B - индукция магнитного поля, θ - угол между скоростью проводника и направлением магнитного поля.
Для того чтобы проводник начал подниматься, вертикальная составляющая силы Лоренца должна превышать силу тяжести, действующую на проводник. То есть:
F = q * v * B * sin(θ) > m * g,
где m - масса проводника, g - ускорение свободного падения.
Расположение проводника параллельно поверхности стола означает, что угол между направлением скорости и магнитным полем равен 90 градусам, и sin(θ) = 1.
Масса проводника равна 18 г, что составляет 0,018 кг. Ускорение свободного падения обычно принимают равным 9,8 м/с^2.
Подставляя данные в формулу, имеем:
q * v * B = m * g,
q * v * 50 мТл = 0,018 кг * 9,8 м/c^2.
Длину провода мы не знаем и она не влияет на ответ, поэтому не указывается в задании.
Например: Решим задачу с использованием известных данных:
q * v * 50 мТл = 0,018 кг * 9,8 м/c^2.
Выразим q * v:
q * v = (0,018 кг * 9,8 м/c^2) / (50 мТл) = 0,003512 А * м^2/с.
Таким образом, сила тока, которую необходимо пропустить по проводу, чтобы он начал подниматься над поверхностью стола под действием магнитного поля, будет равна 0,003512 А.
Совет: Чтобы лучше понять концепцию силы Лоренца и восприятие магнитных полей, рекомендуется проводить дополнительные эксперименты и наблюдать, как меняется поведение проводника при изменении индукции магнитного поля или его направления. Важно также углубить знания о правиле левой руки, которое позволяет определить направление силы Лоренца с помощью указания трех взаимно перпендикулярных векторов: скорости, магнитного поля и силы.
Задача на проверку: Поместите проводник массой 50 г в однородное магнитное поле индукцией 30 мТл. Если скорость проводника равна 5 м/с, найдите заряд проводника, при котором он будет двигаться по прямой линии под действием магнитного поля.