Электрический кабель состоит из двух длинных параллельных прямых проводов, находящихся на расстоянии d = 4 мм друг от друга. По проводам в противоположных направлениях текут одинаковые токи I = 8 А. Какова сила взаимодействия токов, приходящаяся на единицу длины провода, и каково направление её действия?

Физика Колледж Сила взаимодействия токов силы взаимодействия токов электрический кабель параллельные провода ток I расстояние d направление действия силы физика 12 класс Новый

Для того чтобы определить силу взаимодействия токов, приходящуюся на единицу длины провода, воспользуемся законом Ампера. Этот закон гласит, что два параллельных проводника, по которым текут электрические токи, взаимодействуют друг с другом с силой, пропорциональной произведению токов и обратно пропорциональной расстоянию между ними.

Формула для расчета силы взаимодействия F между двумя параллельными проводами выглядит следующим образом:

F = (μ₀ * I₁ * I₂) / (2 * π * d)

где:

• F - сила взаимодействия (в ньютонах);
• μ₀ - магнитная постоянная, равная 4π * 10^(-7) Тл·м/A;
• I₁ и I₂ - токи в проводах (в амперах);
• d - расстояние между проводами (в метрах).

Теперь подставим известные значения в формулу. У нас есть:

• I₁ = I₂ = 8 А;
• d = 4 мм = 0.004 м;
• μ₀ = 4π * 10^(-7) Тл·м/A.

Подставим значения в формулу:

F = (4π * 10^(-7) Тл·м/A * 8 A * 8 A) / (2 * π * 0.004 m)

Упростим выражение:

• Сократим π в числителе и знаменателе:
• F = (4 * 10^(-7) * 8 * 8) / (2 * 0.004).

Теперь вычислим:

• 4 * 8 * 8 = 256;
• 2 * 0.004 = 0.008;
• F = (256 * 10^(-7)) / 0.008.

Чтобы упростить деление, переведем 0.008 в десятичную дробь:

• F = 256 * 10^(-7) / 8 * 10^(-3) = 256 / 8 * 10^(-4) = 32 * 10^(-4) = 3.2 * 10^(-3) Н/м.

Таким образом, сила взаимодействия токов, приходящаяся на единицу длины провода, составляет 3.2 * 10^(-3) Н/м.

Теперь определим направление действия этой силы. По правилу правой руки, если токи в проводах текут в противоположных направлениях, то сила взаимодействия между ними будет отталкивающей. Это значит, что провода будут стремиться удалиться друг от друга.

Ответ: Сила взаимодействия токов составляет 3.2 * 10^(-3) Н/м, и направление этой силы отталкивающее.