Какова сила Ампера, действующая на квадратную проволочную рамку, если она расположена параллельно длинному прямому проводу с током I=1 кА, и расстояние от ближайшей стороны рамки до провода равно длине этой стороны?

Физика 10 класс Сила Ампера сила Ампера квадратная проволочная рамка прямой провод с током расстояние до провода физика электрические силы закон Ампера Новый

Чтобы определить силу Ампера, действующую на квадратную проволочную рамку, расположенную параллельно длинному прямому проводу с током, нам нужно воспользоваться законом Ампера. Сила Ампера на проводник с током в магнитном поле может быть вычислена по формуле:

F = I * L * B * sin(α)

где:

• F - сила Ампера (в Ньютонах),
• I - ток в проводнике (в Амперах),
• L - длина проводника в магнитном поле (в метрах),
• B - магнитная индукция (в Теслах),
• α - угол между направлением тока и направлением магнитного поля.

В нашем случае:

• Ток в проводе равен I = 1 кА = 1000 А.
• Рамка квадратная, и пусть длина стороны рамки равна a.
• Расстояние от ближайшей стороны рамки до провода равно a.

Сначала найдем магнитную индукцию B в точке, где находится рамка. Для длинного прямого провода с током I магнитная индукция на расстоянии r от провода определяется по формуле:

B = (μ0 * I) / (2 * π * r)

где:

• μ0 - магнитная постоянная, μ0 ≈ 4π * 10^(-7) Тл·м/А,
• r - расстояние от провода до рамки, в нашем случае r = a.

Подставим значения:

B = (4π * 10^(-7) Тл·м/А * 1000 А) / (2 * π * a)

После сокращения π, получаем:

B = (2 * 10^(-7) Тл·м/А) / a

Теперь, чтобы найти силу, действующую на рамку, нам нужно знать длину провода в магнитном поле. Длина рамки, которая находится в магнитном поле, равна a (вся сторона рамки). Угол α равен 90°, так как рамка расположена параллельно проводу, и sin(90°) = 1.

Теперь подставим все значения в формулу для силы:

F = I * L * B

Подставляем значения:

F = 1000 А * a * (2 * 10^(-7) Тл·м/А) / a

Сокращаем a:

F = 1000 А * 2 * 10^(-7) Тл = 2 * 10^(-4) Н

Таким образом, сила Ампера, действующая на квадратную проволочную рамку, равна 2 * 10^(-4) Н.