В однородном магнитном поле на двух токопроводящих нитях горизонтально подвешен проводник с током длиной l=0.5 м, на который действует сила тяжести P=0.65 H. Вектор магнитной индукции B=0.25 Тл направлен вертикально. Какой ток нужно пропустить через проводник, чтобы нити отклонились от вертикали на угол 60°? Какую работу нужно совершить при этом, если длина каждой нити l=0.4 м?

Физика 9 класс Электромагнетизм магнитное поле проводник с током сила тяжести магнитная индукция угол отклонения работа ток физика 9 класс Новый

Для решения данной задачи, давайте сначала разберемся с условиями. Мы имеем проводник, который подвешен на двух токопроводящих нитях в однородном магнитном поле. На проводник действует сила тяжести и магнитная сила, когда через него проходит ток. Нам нужно найти ток, который позволит отклонить нити от вертикали на угол 60°.

Шаг 1: Определение сил, действующих на проводник.

• Сила тяжести P = 0.65 Н.
• Сила магнитного поля F_m, действующая на проводник, определяется по формуле: F_m = B * I * l, где B - магнитная индукция, I - ток, l - длина проводника.

Шаг 2: Угол отклонения и компоненты сил.

Когда проводник отклоняется на угол 60°, то на нити действуют две силы: сила тяжести и магнитная сила. Мы можем разложить силу тяжести на две компоненты:

• Компонента силы тяжести, направленная вниз: P = 0.65 Н.
• Компонента силы тяжести, направленная вдоль нити: P * cos(60°).

Также, магнитная сила будет направлена горизонтально и равна F_m. Для равновесия проводника эти две силы должны быть равны:

F_m = P * sin(60°).

Шаг 3: Подстановка значений и решение уравнения.

Подставим известные значения в уравнение:

• P * sin(60°) = B * I * l.
• 0.65 Н * sin(60°) = 0.25 Тл * I * 0.5 м.

Значение sin(60°) равно √3/2, приблизительно 0.866. Подставляем это значение:

• 0.65 Н * 0.866 = 0.25 Тл * I * 0.5 м.

Теперь считаем:

• 0.563 = 0.125 * I.

Теперь находим ток I:

• I = 0.563 / 0.125 = 4.504 А.

Шаг 4: Расчет работы.

Работа, совершаемая при перемещении проводника, может быть рассчитана по формуле:

A = F_m * d, где d - расстояние, на которое проводник перемещается. В данном случае d можно рассчитать как длину нити, умноженную на (1 - cos(60°)).

Расстояние d:

• d = l * (1 - cos(60°)) = 0.4 м * (1 - 0.5) = 0.4 м * 0.5 = 0.2 м.

Теперь находим работу:

• A = F_m * d = (B * I * l) * d = (0.25 Тл * 4.504 А * 0.5 м) * 0.2 м.

Считаем:

• A = (0.25 * 4.504 * 0.5) * 0.2 = 0.0253 Дж.

Итак, ответ:

• Ток, который нужно пропустить через проводник, составляет приблизительно 4.5 А.
• Работа, которую нужно совершить, составляет приблизительно 0.0253 Дж.