Стержень с током в магнитном поле
4/10Верхний конец однородного проводящего стержня массы \(m=0{,}1\text{ кг}\) и длины \(L=0{,}5\text{ м}\) закреплён в шарнире (см. рис.). На расстоянии \(h=0{,}4\text{ м}\) от шарнира закреплена горизонтальная проводящая рейка, с которой стержень находится в электрическом контакте. Шарнир, стержень и рейка расположены в вертикальной плоскости. Линии индукции однородного магнитного поля перпендикулярны этой плоскости, модуль вектора индукции \(B=0{,}1\text{ Тл}\). По стержню и рейке течёт постоянный ток, стержень находится в покое, при этом стержень образует с вертикалью угол \(\alpha\) такой, что \(\sin\alpha=0{,}32\). Ускорение свободного падения \(g=10\text{ м/с}^2\).
Найдите силу тока. Считайте, что сила Ампера, действующая на стержень, обусловлена взаимодействием только с заданным в условии магнитным полем. Действие сил трения считайте пренебрежимо малым. Ответ приведите в \(\text{А}\) с округлением до целого числа.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаВыберите ось вращения через шарнир и запишите условие равновесия моментов сил. Сила Ампера приложена к части стержня между шарниром и рейкой.
Ответ\(I=\dfrac{mgL\sin\alpha\cos^2\alpha}{Bh^2}=\dfrac{0{,}1\cdot10\cdot0{,}5\cdot0{,}32\cdot0{,}8976}{0{,}1\cdot0{,}16}\approx9\text{ А}\).
РешениеУравнение моментов относительно оси, проходящей через шарнир перпендикулярно плоскости чертежа: \[IB\,\frac{h}{\cos\alpha}\cdot0{,}5\cdot\frac{h}{\cos\alpha}=mg\cdot0{,}5\,L\sin\alpha.\] Отсюда \[I=\frac{mgL}{Bh^2}\sin\alpha\left(1-\sin^2\alpha\right).\]
Похожие задачи
- Согнутый стержень с током в магнитном поле Ведомственная 2011/12, 11 кл.
- Кольцо с током в магнитном поле «Шаг в будущее» 2018/19, 11 кл.
- Сила Ампера на проводе с дугами МОШ 2015/16, 11 кл.
- Кольцо в магнитном поле «Шаг в будущее» 2018/19, 11 кл.
- Призма на столе с током СПбГУ 2015/16, 11 кл.
- Куб с током в магнитном поле «Надежда энергетики» 2022/23, 11 кл.