Консультация № 196647
11.10.2019, 03:42
0.00 руб.
1 2 0
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Определить модуль и направление силы, действующей на единицу длины тонкого проводника с током I = 8 А в точке О, если проводник изогнут, как показано на рис. И расстояние между длинными параллельными друг другу участками проводника l=20см.

Прикрепленные файлы:
185aa4ca73ed577a930e09fc1d06ad43cac31f8f.jpg

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
15.10.2019, 21:54
общий
Извините, пожалуйста, за беспокойство! Предлагаю продлить срок действия консультации на пять суток.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
17.10.2019, 21:57
общий
17.10.2019, 22:06
Адресаты:
Дано: проводник, имеющий форму, показанную на рисунке в задании; А -- ток в проводнике; м -- расстояние между параллельными участками проводника.

Определить: -- силу, действующую на единицу длины проводника в точке (модуль и направление этой силы).

В прикреплённом файле находятся задача в общем виде, ответ к ней и решение, заимствованные мной из [1, с. 133 -- 134, 303], [2, с. 367]. Идея этого решения использована и мной.

Решение

Воспользуемся рисунком из указанного мной решения.

В рассматриваемом случае магнитная индукция в точке будет создана только двумя полубесконечными частями проводника. Согласно закону Био -- Савара -- Лапласа [1, с. 452], часть проводника, на которой расположена точка , не создаёт магнитной индукции в этой точке, потому что угол, образованный любым элементом этой части, взятым по направлению тока, и радиусом-вектором, проведённом из этого элемента в точку равен нулю или соответственно для нижней или верхней частей участка. Можно видеть, что две полубесконечные части проводника создают в рассматриваемой точке ту же индукцию, что и один бесконечный прямолинейный проводник с током расположенный на расстоянии (неважно, расположенный вверху или внизу, но имеющий то же направление тока, что и соответствующая полубесконечная часть имеющегося проводника). Следовательно, согласно формуле для магнитной индукции бесконечного прямолинейного проводника с током [3, с. 455], магнитная индукция в точке составляет

(здесь Гн/м -- магнитная постоянная [3, с. 452]) (здесь мы приняли, что проводник находится в вакууме и относительная магнитная проницаемость ), вектор направлен за рисунок перпендикулярно его плоскости.

Силу, действующую со стороны магнитного поля на проводник с током, называют силой Ампера. Элементарная сила Ампера действующая на малый элемент длины проводника, по которому идёт электрический ток равна

где -- вектор, равный по модулю длине элемента проводника и направленный в ту же сторону, что и вектор плотности тока в этом элементе проводника (закон Ампера) [3, с. 450 -- 451]. Из закона Ампера следует, что в магнитном поле на проводник с током действует сила

где -- магнитная индукция в пределах малого элемента проводника длиной а интегрирование производится по всей длине проводника [3, с. 458 -- 459]. Как я понимаю, в Вашем случае это значит, что в точке

то есть в рассматриваемом случае

После подстановки числовых значений получим, что
(Н/м),

вектор силы, действующей на проводник с током в точке противоположен орту оси

Ответ: (Н/м) -- модуль силы, действующей на единицу длины проводника с током в точке направление этой силы противоположно орту оси (по рисунку из заимствованного мной задания).

Литература
1. Иродов И. Е. Задачи по общей физике. -- М.: Наука, 1979. -- 368 с.
2. Abhay K. Singh. Solutions to I. E. Irodov's Problems in General Physics. Volume I. -- New Delhi: CBS, 2005. -- 424 с.
3. Яворский Б. М., Детлаф А. А., Лебедев А. К. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. -- М.: ООО "Издательство Оникс", 2007. -- 1056 с.
Прикрепленные файлы:
8fb27a1f650b978804838c080c077676.png
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа