Какой максимальный вращающий момент может действовать на плоскую прямоугольную катушку из 200 витков со сторонами 10 и 5 см в однородном магнитном поле индукцией 0,05 Тл при силе тока 2 А? Также, из проволоки длиной 8 см сделаны контуры: а) квадратный; б) круговой. Как найти максимальный вращающий момент, действующий на каждый контур, помещенный в магнитное поле индукцией 0,2 Тл при силе тока 4 А?

Физика 11 класс Электромагнетизм максимальный вращающий момент плоская катушка магнитное поле индукция Сила тока контуры квадратный контур круговой контур физика 11 класс Новый

Чтобы найти максимальный вращающий момент, действующий на катушку и контуры, нужно использовать формулу для вычисления вращающего момента в магнитном поле:

М = B * I * A * sin(α)

где:

• M - максимальный вращающий момент;
• B - магнитная индукция;
• I - сила тока;
• A - площадь контура;
• α - угол между магнитным полем и нормалью к плоскости контура (для максимального момента sin(α) = 1).

Теперь давайте решим задачу по шагам.

1. Максимальный вращающий момент для катушки:

Дано:

• Количество витков (N) = 200;
• Стороны катушки = 10 см и 5 см;
• Магнитная индукция (B) = 0,05 Тл;
• Сила тока (I) = 2 А.

Сначала найдем площадь катушки (A):

A = длина * ширина = 0,10 м * 0,05 м = 0,005 м².

Теперь подставим значения в формулу для максимального вращающего момента:

М = B * I * A * N = 0,05 Тл * 2 А * 0,005 м² * 200 = 0,01 Н·м.

2. Максимальный вращающий момент для контуров:

Теперь рассмотрим контуры, сделанные из проволоки длиной 8 см.

а) Квадратный контур:

Для квадратного контура:

• Периметр (P) = 8 см = 0,08 м;
• Сторона квадрата (a) = P / 4 = 0,08 м / 4 = 0,02 м;

Площадь квадрата (A):

A = a² = (0,02 м)² = 0,0004 м².

Дано:

• Магнитная индукция (B) = 0,2 Тл;
• Сила тока (I) = 4 А.

Теперь подставим значения в формулу:

М = B * I * A = 0,2 Тл * 4 А * 0,0004 м² = 0,00032 Н·м.

б) Круговой контур:

Для кругового контура:

• Длина проволоки (L) = 8 см = 0,08 м;
• Радиус (r) = L / (2 * π) = 0,08 м / (2 * 3,14) ≈ 0,01274 м.

Площадь круга (A):

A = π * r² = 3,14 * (0,01274 м)² ≈ 0,00051 м².

Теперь подставим значения в формулу:

М = B * I * A = 0,2 Тл * 4 А * 0,00051 м² ≈ 0,00041 Н·м.

Итоговые результаты:

• Максимальный вращающий момент для катушки: 0,01 Н·м;
• Максимальный вращающий момент для квадратного контура: 0,00032 Н·м;
• Максимальный вращающий момент для кругового контура: 0,00041 Н·м.