У квадратной проволочной рамки, расположенной в одной плоскости с длинным прямым проводом, две стороны параллельны проводу. Оба элемента имеют одинаковый ток I=20 А. Как можно определить силу F, действующую на рамку, если расстояние от ближайшей к проводу стороны рамки равно ее длине?

Помогите пж

Физика 11 класс Электрические силы и магнитные поля сила рамка провод ток физика магнитное поле взаимодействие расстояние расчет силы квадратная рамка Новый

Чтобы определить силу, действующую на квадратную проволочную рамку, расположенную в магнитном поле, создаваемом длинным прямым проводом с током, нам нужно воспользоваться законом Био-Савара и формулой для силы, действующей на проводник в магнитном поле.

Шаг 1: Определим магнитное поле, создаваемое проводом.

Согласно закону Био-Савара, магнитное поле B на расстоянии r от длинного прямого провода с током I вычисляется по формуле:

B = (μ0 * I) / (2 * π * r),

где μ0 - магнитная проницаемость вакуума, равная 4π * 10^-7 Тл·м/А.

Шаг 2: Найдем магнитное поле на расстоянии от провода.

В нашем случае расстояние r от ближайшей стороны рамки до провода равно длине рамки. Обозначим длину стороны рамки как a. Тогда:

• r = a

Подставляем значение r в формулу для магнитного поля:

B = (μ0 * I) / (2 * π * a).

Шаг 3: Определим силу, действующую на рамку.

Сила F, действующая на проводник в магнитном поле, вычисляется по формуле:

F = I * L * B * sin(θ),

где I - ток в проводнике, L - длина проводника, B - магнитное поле, θ - угол между направлением тока и магнитным полем.

В нашем случае:

• Ток I = 20 А;
• Длина L = a (длина стороны рамки);
• Магнитное поле B = (μ0 * I) / (2 * π * a);
• Угол θ = 90° (так как стороны рамки перпендикулярны магнитному полю).

Так как sin(90°) = 1, формула упрощается до:

F = I * L * B.

Шаг 4: Подставим все известные значения в формулу.

Теперь подставим все значения в формулу для силы:

F = I * a * (μ0 * I) / (2 * π * a).

Сокращаем a:

F = (I^2 * μ0) / (2 * π).

Шаг 5: Подставим известные значения и вычислим силу.

Подставим I = 20 А и μ0 = 4π * 10^-7 Тл·м/А:

F = (20^2 * (4π * 10^-7)) / (2 * π) = (400 * 4 * 10^-7) / 2 = (1600 * 10^-7) / 2 = 800 * 10^-7 = 8 * 10^-5 Н.

Таким образом, сила, действующая на рамку, равна 8 * 10^-5 Н.