Провідник довжиною 20 см і масою 5 г, по якому проходить струм 0,3 А в напрямку, вказаному стрілкою, підвішений на двох нитках в горизонтальному однорідному магнітному полі. Визначити напрям і модуль індукції магнітного поля, за якої нитки розірвуться, якщо кожна з ниток витримує навантаження 0,04 Н

Дано:

$L=0,2$ м

$m=0,005$ кг

$I=0,3$ А

$T=0,04$ H

B перепендикуляр до I

Знайти:  $В$

Напрям вектора індукції магнітного поля визначимо за правилом лівої руки: чотири пальці мають показувати напрям струму, великий палець має показувати напрям дії сили Ампера (нам треба, щоб донизу), тоді вектор магнітної індукції буде входити в долоню.  Таким чином, напрямок вектора магнітної індукції - від нас перпендикулярно площині рисунку.  На рисунку ми показали це символічно кружочком із хрестиком. Уявімо собі вектор індукції у вигляді стріли лука. Хрестик символізує кінець (хвіст) стріли, тобто стріла летить від нас, а якби на нас, тоді поставили би замість хрестика крапку, що символізує вістря стріли. 

Тепер займемось розрахунками. 

Сума сили тяжіння провідника mg і сили Ампера Fa має бути більша за суму сил міцності (навантаження) двох ниток. Запишемо це у вигляді:

$mg+F_a>2T$         (1)

$F_a=IBL\sin\alpha$         (2)

де $I,\;B,\;L,\;\alpha$ - відповідно сила струму, модуль індукції магнітного поля, довжина провідника, кут між напрямком струму і вектором магнітної індукціі. 

$mg+IBL\sin\alpha>2T$         (3)

$IBL\sin\alpha>2T-mg$          (4)

$B=\frac{2T-mg}{IL\sin\alpha}$        (5)

$B>\frac{2*0,04-0,005*9,8}{0,3*0,2*\sin 90^{\circ}}\approx 0,51$ Тл

Відповідь:  нитки розірвуться, якщо модуль магнітної індукції буде більший за 0,51 тесла і вектор магнітної індукції буде мати напрямок від нас перпендикулярно площині  рисунку.

Підтримайте, ставте лайк, якщо допоміг. Не зрозуміли - запитуйте, поясню.  Потрібна допомога у розв'язанні задач з фізики - пишіть на ivankonosovskiy@gmail.com   Допоможу безкоштовно.