Рамку с постоянным током удерживают неподвижно в магнитном поле полосового магнита (полярность магнита и подключения источника показаны на рисунке).
Опишите движение рамки вокруг неподвижной оси MO, если ее отпустить. Укажите, какие физические закономерности используются для объяснения. Сопротивление воздуха считать незначительным.
Решение
По условию, ток входит в рамку через контакт »+» и выходит через »−«. В левом проводнике рамки ток направлен к наблюдателю ⊙, в правом — от наблюдателя ⊗.
Сила Ампера вычисляется по формуле: FA=I⋅L⋅B где I — сила тока, L — вектор длины проводника, B — вектор магнитной индукции. Для левого проводника направление силы: вверх (правило левой руки). Для правого проводника направление силы: вниз.
Силы FA1 (вверх) и FA2 (вниз) создают вращающий момент: M=r⋅FA где r — радиус-вектор от оси вращения. Момент направлен по часовой стрелке.
Рамка повернется на 90°, пока не встанет перпендикулярно оси магнита. В конечном положении контакт »+» окажется внизу. Силы Ампера будут направлены вдоль оси MO и не создадут момента.
Ответ: Рамка повернется по часовой стрелке и остановится в положении, перпендикулярном оси магнита, с контактом »+» внизу.