Магнетизм — Задание 21 ЕГЭ по физике №00008214

Дано:

рамка с постоянным током в поле полосового магнита (N слева, S справа), ось вращения MO

Найти:

описать движение рамки

Решение:

1. Направление вектора $\vec{B}$.

Линии магнитного поля выходят из северного полюса и входят в южный, поэтому $\vec{B}$ направлен горизонтально влево (от N к S).

2. Силы Ампера на проводники рамки.

По правилу левой руки определяем силы Ампера, действующие на вертикальные проводники рамки: - На левый (ток вверх, $\vec{B}$ влево): сила направлена к наблюдателю. - На правый (ток вниз, $\vec{B}$ влево): сила направлена от наблюдателя. - На горизонтальные проводники (ток параллелен $\vec{B}$): сила Ампера равна нулю.

3. Вращение рамки.

Пара сил создаёт момент, вращающий рамку против часовой стрелки (если смотреть сверху). Рамка ускоряется.

4. Конечное положение.

Рамка остановится, когда плоскость рамки станет перпендикулярна вектору $\vec{B}$, то есть повернётся на 90° против часовой стрелки. В этом положении силы Ампера на оба вертикальных проводника направлены вертикально (вверх и вниз) и уравновешиваются — момент сил равен нулю. Из-за сопротивления воздуха рамка остановится, не перескочив равновесное положение. Вывод «плюс» окажется сверху, «минус» — снизу.