Прямой проводник длиной 20 см и массой 100 г подвешен горизонтально на двух легких нитях в однородном вертикальном магнитном поле. Модуль индукции магнитного поля составляет 0,10 Тл. Если по проводнику пропустить ток 29 А, то на какой угол отклонятся нити, поддерживающие проводник?

1. 15%
2. 30%
3. 45%
4. 60°
5. 90°

Физика 11 класс Магнитное поле и сила Лоренца физика магнитное поле проводник ток угол отклонения индукция задачи по физике 11 класс электричество сила Лоренца Новый

Для решения задачи о том, на какой угол отклонятся нити, поддерживающие проводник, воспользуемся законом Ампера и основами механики.

Шаг 1: Найдем силу, действующую на проводник в магнитном поле.

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, рассчитывается по формуле:

F = B * I * L

где:

• F - сила, действующая на проводник (в Ньютонах);
• B - индукция магнитного поля (в Теслах);
• I - ток (в Амперах);
• L - длина проводника (в метрах).

Подставим известные значения:

• B = 0,10 Тл
• I = 29 А
• L = 20 см = 0,20 м

Теперь подставим значения в формулу:

F = 0,10 * 29 * 0,20 = 0,58 Н

Шаг 2: Найдем силу тяжести проводника.

Сила тяжести, действующая на проводник, рассчитывается по формуле:

Fт = m * g

где:

• Fт - сила тяжести (в Ньютонах);
• m - масса проводника (в килограммах);
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

Подставим известные значения:

• m = 100 г = 0,1 кг
• g = 9,81 м/с²

Теперь подставим значения в формулу:

Fт = 0,1 * 9,81 = 0,981 Н

Шаг 3: Найдем угол отклонения нити.

В данной ситуации у нас есть две силы: сила тяжести (Fт) и магнитная сила (F). Угол отклонения можно найти, используя тригонометрические функции. Если обозначить угол отклонения нити как α, то:

tan(α) = F / Fт

Теперь подставим значения:

tan(α) = 0,58 / 0,981

Вычислим это значение:

tan(α) ≈ 0,591

Теперь найдем угол α, используя обратную функцию тангенса:

α = arctan(0,591)

Приблизительно, если использовать калькулятор, получаем:

α ≈ 30°

Ответ: угол отклонения нити составляет 30°.