Магнитное поле. Сила Ампера

Задача 8

Условие

Непосредственно над неподвижно закреплённой проволочной катушкой вдоль её оси на пружине подвешен полосовой магнит (см. рис. 7). Куда начнёт двигаться магнит сразу после замыкания ключа? Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы вы использовали для объяснения.

38 Решение

1) Когда ключ разомкнут, тока в катушке нет, магнит висит неподвижно, и пружина растянута.

2) После замыкания ключа в катушке потечет ток (от плюса к минусу источника напряжения) и индукция магнитного поля катушки (вблизи ее оси) будет направлена вниз (правило буравчика).

3) Катушка с током аналогична полосовому магниту, северный полюс которого в данном случае расположен у ее нижнего торца, а южный - у верхнего. Поскольку одноименные полюса магнитов отталкиваются друг от друга, значит, магнит будет отталкиваться от катушки (подниматься вверх).

Задача 9

Условие

Квадратная рамка со стороной 10 см подключена к источнику постоянного тока серединами своих сторон так, как показано на рисунке 8. На участке AC течёт ток 2 A . Сопротивление всех сторон рамки одинаково. Суммарная сила Ампера, которая будет действовать на рамку, равна 80 мН. Найти вектор индукции магнитного поля, который направлен перпендикулярно плоскости рамки, как показано на рисунке. Сделайте рисунок, на котором укажите силы, действующие на рамку.

39 Решение

Сопротивление верхней и нижней частей рамок равны, поэтому ток в них одинаков и равен половине тока на участке AC . Для того чтобы найти направление сил Ампера, воспользуемся правилом левой руки. Изобразим все токи и действующие на рамку силы Ампера, токи изображены чёрным цветом, силы Ампера - синим (см. рис. 9).

40 Силы Ампера, действующие на боковые части рамки, компенсируются. На верхнюю часть рамки действует сила Ампера F_{A 1}=B I_{1} l=\frac{I}{2} B l, на нижнюю F_{A 2}=B I_{2} l=\frac{I}{2} B l.

Равнодействующая всех сил равна сумме этих двух сил Ампера F_{А}=B I l \quad \Rightarrow \quad B=\frac{F_{А}}{I l}=0,4 Тл.