Из нихромовой проволоки с удельным сопротивлением ρ=110⋅10−8Ом⋅м и площадью поперечного сечения S=0,2мм2 изготовлен прямоугольный контур KLMN с диагональю KM (см. рис.). Стороны прямоугольника KL=l1=30см и LM=l2=40см. Контур подключен за диагональ KM к источнику постоянного напряжения с ЭДС ε=3В и помещен в однородное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого параллелен сторонам KN и LM и равен по модулю 0,35Тл. С какой результирующей силой магнитное поле действует на контур? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на контур. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
Решение
Так как вектор B параллелен сторонам KN и ML рамки, сила Ампера, действующая на эти стороны, FА=BIlsinα=0. По правилу левой руки определим направление сил FА1, FА2 и FА3. Эквивалентная схема цепи:
R1=R3=Sρ(l1+l2)=0,2⋅10−6110⋅10−8⋅(0,3+0,4)=3,85Ом R2=Sρ⋅KM=Sρl12+l22=0,2⋅10−6110⋅10−8⋅0,32+0,42=2,75Ом Общее сопротивление сторон рамки: Rобщ1=R11+R21+R31=R12+R21;Rобщ1=R1R22R2+R1 Rобщ=2R2+R1R1R2=2⋅2,75+3,853,85⋅2,75=1,1324Ом По закону Ома для полной цепи: I=Rобщ+rε=1,1324+03=2,649А Результирующая сила, действующая на контур: F=\(F_{\mathrm{А1}}\)+\(F_{\mathrm{А2}}\)+\(F_{\mathrm{А3}}\)=BI_1l_1+BI_2\cdot KM\cdot \sin \alpha+BI_3l_1 Из геометрических соображений: KM⋅sinα=KL=l1 Общая сила тока в цепи: I=I1+I2+I3 Объединим выражения: F=BI1l1+BI2l1+BI3l1=Bl1(I1+I2+I3)=Bl1I Подставим числа: F=0,35⋅0,3⋅2,649=0,278Н Ответ: 0,371 Н