ID: 00017071
Рамку с постоянным током удерживают неподвижно в поле полосового магнита (см. рис.). Полярность подключения источника тока к выводам рамки показана на рисунке. Как будет двигаться рамка на неподвижной оси MO, если рамку не удерживать?
Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения. Считать, что рамка испытывает небольшое сопротивление движению со стороны воздуха.
Источник: Сборник Гиголо
На рамку с током в магнитном поле действует сила Ампера: на разные стороны рамки — в разные стороны. Получается пара сил, которая создаёт вращающий момент. Чтобы понять, куда повернётся рамка, надо найти направление силы Ампера на каждой её стороне по правилу левой руки, а дальше — где рамка остановится.
Рассмотрим сечение рамки плоскостью рисунка. В исходном положении в одном (левом) вертикальном звене ток направлен к нам, а в противоположном (правом) — от нас. По правилу левой руки в магнитном поле полосового магнита на левое звено сила Ампера \vec F_{A1} направлена вверх, а на правое звено \vec F_{A2} — вниз.
Две эти силы равны по модулю, но направлены в разные стороны и приложены к разным сторонам рамки — это пара сил. Она создаёт момент, разворачивающий рамку на оси MO по часовой стрелке.
Рамка поворачивается до положения, в котором силы Ампера перестают её вращать, а лишь растягивают/удерживают — это устойчивое равновесие. Оно достигается, когда плоскость рамки становится перпендикулярна оси магнита, причём контакт «+» оказывается внизу. Небольшое сопротивление воздуха гасит колебания около этого положения, и рамка в нём окончательно успокаивается.
Ответ: рамка повернётся по часовой стрелке и встанет перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» окажется внизу.
Рамка повернётся по часовой стрелке и установится перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» окажется внизу.