Здравствуйте, Александр!
Дано: Расстояние L = 25 см, масса стержня m = 200 г, Коэффициент трения k = 0,15.
Напряжение U = 5 мВ. Площадь сечения S = 25 мм
2 = 25·10
-6 м
2.
Вычислить индукцию В магнитного поля.
Решение : На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера, модуль кот-й определяется по формуле
F = I·B·L·sin([$945$]) (см учебно-методическую статью "
Действие магнитного поля на физические объекты"
Ссылка1 ).
здесь I - сила тока в проводнике; B - модуль индукции магнитного поля; L - длина проводника;
[$945$] - угол между вектором индукции магнитного поля B
[$8594$] и направлением тока в проводнике.
В условии задачи задано "
Горизонтальные рельсы находятся в однородном вертикальном магнитном поле", значит, угол [$945$] = 90°, и sin([$945$]) = 1.
Тогда искомая индукция магнитного поля В = F / (I·L)
Длина L = 0,25 м нам известна.
Силу F , сдвигающую стержень, находим как вес m·g стержня, умноженный на Коэффициент трения k = 0,15 :
F = m·g·k = 0,2·9,81·0,15 = 0,2942 Н
Здесь g = 9,81 м/с
2 - ускорение свободного падения на поверхности Земли.
Ток ч-з стержень вычисляем по закону Ома : I = U / R
Сопротивление алюминиевого стержня R = [$961$]·L / S
Удельное сопротивление алюминия [$961$] = 2,65·10
-8 Ом·м (см "
Удельное сопротивление и сверхпроводимость" Ссылка2 )
Тогда R = [$961$]·L / S = 2,65·10
-8 · 0,25 / (25·10
-6) = 265·10
-6 Ом = 0,265 мОм
I = U / R = 5 мВ / 0,265 мОм = 18,868 А
Искомая индукция В = F / (I·L) = 0,0624 Тл
Ответ : индукция магнитного поля равна 62 мТл .