Какова сила натяжения, возникающая в витках длинного соленоида при пропускании через него тока I, если число витков на единицу длины соленоида равно n, а его радиус составляет R?

Физика 10 класс Электромагнетизм сила натяжения витки соленоида ток I число витков радиус R физика 10 класс длинный соленоид магнитное поле формула силы свойства соленоида Новый

Чтобы найти силу натяжения в витках длинного соленоида при пропускании через него тока, мы можем воспользоваться законом Ампера и формулой для магнитного поля внутри соленоида.

Шаг 1: Определение магнитного поля в соленоида

• Магнитное поле B внутри длинного соленоида можно вычислить по формуле: B = μ₀ * n * I, где:
• μ₀ - магнитная проницаемость вакуума (приблизительно 4π × 10^(-7) Тл·м/А),
• n - число витков на единицу длины соленоида (витков/м),
• I - ток, проходящий через соленоид (А).

Шаг 2: Сила натяжения в витках

• Сила натяжения в витках соленоида связана с магнитным полем. Она может быть выражена через силу, действующую на проводник с током в магнитном поле.
• Сила, действующая на элемент проводника длиной l, равна: F = B * I * l.
• Для витков соленоида, учитывая, что витки расположены по окружности, длина окружности равна 2πR, где R - радиус соленоида.

Шаг 3: Подсчет силы натяжения

• Таким образом, полная сила натяжения F_t в витках будет равна: F_t = B * I * (2πR).
• Подставляя выражение для B, получаем: F_t = (μ₀ * n * I) * I * (2πR).
• Упрощая, получаем: F_t = μ₀ * n * I² * (2πR).

Таким образом, сила натяжения в витках соленоида при пропускании через него тока I равна F_t = μ₀ * n * I² * (2πR).