Определи длину активной части прямолинейного проводника, помещённого в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции, если при силе тока 5 А на него действует со стороны поля сила 21 Н. Индукция магнитного поля равна 25 Тл.
(ответ округли до сотых.)
Модуль вектора магнитной индукции в центре кругового витка в вакууме
B = μ₀*Y/(2*R)
B₁ = 1,257*10⁻⁶ Гн/м * 2 А / 2R = 1,257*10⁻⁶ / R Гн*А/м
B₂ = 1,257*10⁻⁶ Гн/м * 3 А / 2R = 1,886*10⁻⁶ / R Гн*А/м
В условии задачи ничего не сказано о направлении круговых токов. В зависимости от направления токов угол между векторами В₁ и В₂ будет либо 45° либо 135 °.
Вектора В₁ и В₂ - стороны параллелограмма а его большая диагональ - и есть результирующий вектор В.
Модуль вектора В найдем из соотношения сторон параллелограмма и угла между ними.
В = корень(В₁² + В₂² + 2*В₁*В₂*cos(45 °)) = корень((1,257*10⁻⁶/R)² + (1,257*10⁻⁶ *3/2R)² + 2*1,257*10⁻⁶/R * 1,257*10⁻⁶ *3/2R *0,707) = 1,257*10⁻⁶ / R * корень(1 + (3/2)² + 2*(3/2) * 0,707) = 1,257*10⁻⁶ / R * корень(9,61) = 3,1 * 1,257*10⁻⁶ / R = 3,90*10⁻⁶ / R
Для окончательного вычисления необходим радиус кругового витка, а его почему-то нет.
Eп = m g h = 1 * 10 * 5 = 50 Дж
Потенциальная энергия тела:
Eк = m V^2 / 2
В процессе падения потенциальная скорость будет переходить в кинетическую, значит в той точке, в которой они равны, каждая составит по половине первоначальной (25 Дж). Благодаря этому мы можем найти скорость в искомой точке:
V^2 = 2 Eк / m = 2 * 25 / 1 = 50
V = м/с.
Тело находится в свободном падении, значит на него действует ускорение g. Скорость и время падения в этом случае (при отсутствии начальной скорости) связаны взаимоотношением:
V = g t
Отсюда
t = V / g = / 10 c.
Зная время равноускоренного движения, можно найти пройденный телом путь:
s = g t^2 / 2 = (10 * 50 / 100) / 2 = 2,5
Вычтя этот путь из начальной высоты, получим:
5 - 2,5 = 2,5 м