Вопрос: Стержень массой 20 г и длиной 5 см положили горизонтально на гладкую наклонную плоскость, составляющую с горизонтом угол, тангенс которого 0,3. Вся система находится в вертикальном магнитном поле с индукцией 150 мТл. При какой силе тока в стержне он будет находиться в равновесии?

Решение:

1. Сначала найдем силу тяжести, действующую на стержень:
   • m = 20 г = 0,02 кг
   • g = 9,81 м/с²
   • F_t = m * g = 0,02 * 9,81 = 0,1962 Н
2. Теперь найдем компоненту силы тяжести, действующую перпендикулярно наклонной плоскости:
   • F_t перпендикулярно = F_t * cos(α), где α – угол наклона.
   • tan(α) = 0,3, значит, α = arctan(0,3).
   • cos(α) = 1 / sqrt(1 + tan²(α)) = 1 / sqrt(1 + 0,3²) = 1 / sqrt(1,09) ≈ 0,96.
   • F_t перпендикулярно = 0,1962 * 0,96 ≈ 0,1887 Н.
3. Теперь найдем магнитную силу, действующую на стержень:
   • F_m = B * I * L, где B = 150 мТл = 0,15 Т, I – сила тока, L = 5 см = 0,05 м.
4. Для равновесия сил:
   • F_t перпендикулярно = F_m.
   • 0,1887 = 0,15 * I * 0,05.
   • I = 0,1887 / (0,15 * 0,05) = 0,1887 / 0,0075 ≈ 25,16 A.

Таким образом, сила тока в стержне должна составлять примерно 25,16 А, чтобы он находился в равновесии.

Физика 11 класс Электрические цепи и магнитные поля физика 11 класс стержень масса длина наклонная плоскость угол наклона тангенс магнитное поле индукция Сила тока равновесие сила тяжести компонента силы перпендикулярно магнитная сила расчет формулы гравитация магнитное взаимодействие Новый

Ответ: Сила тока в стержне должна составлять примерно 25,16 А, чтобы он находился в равновесии.