Проводящий стержень массой m=0,1 кг и длиной l = 0,25 м лежит на горизонтальной поверхности перпендикулярно силовым линиям однородного горизонтального магнитного поля с индукцией В = 0,2 Тл. Какую горизонтальную силу нужно приложить перпендикулярно оси стержня для его равномерного поступательного движения, если по стержню течет ток I = 10 А? Коэффициент трения между стержнем и поверхностью u = 0,1
Ответы
Объяснение:
Для того чтобы стержень начал двигаться, необходимо преодолеть силу трения. Сила трения равна произведению коэффициента трения и силы нормального давления, которая равна весу стержня:
Fтр = u * N = u * m * g,
где g - ускорение свободного падения, N - сила нормального давления.
Для равномерного движения стержня нужно приложить горизонтальную силу, равную силе Лоренца, возникающей на проводник с током в магнитном поле:
Fм = B * I * l,
где B - индукция магнитного поля, I - сила тока, l - длина проводника.
Сила Лоренца перпендикулярна силе трения, поэтому модуль горизонтальной силы, необходимой для равномерного движения, равен силе Лоренца:
F = Fм = B * I * l.
Подставляя численные значения, получаем:
F = 0,2 Тл * 10 А * 0,25 м = 0,5 Н.
Таким образом, чтобы стержень начал двигаться, необходимо приложить горизонтальную силу 0,5 Н.