Магнетизм — Задание Физика 8 Класс №00051610

На стержень действуют две силы: сила тяжести, направленная вниз, и сила со стороны магнитного поля, которая появляется, только когда по стержню идёт ток. Направление этой силы зависит от направления тока, а её величина, как сказано в условии, пропорциональна силе тока. Динамометр показывает, с какой силой стержень тянет его крючок.

Без тока динамометр показывает вес стержня, $0{,}50\text{ Н}$. При токе $2\text{ А}$ показание выросло, значит, магнитное поле тянуло стержень вниз с силой

$$F_2 = 0{,}54 - 0{,}50 = 0{,}04\text{ Н}.$$

Сила пропорциональна току. Ток $5\text{ А}$ в $5 : 2 = 2{,}5$ раза больше, поэтому

$$F_5 = 0{,}04\cdot 2{,}5 = 0{,}10\text{ Н}.$$

Но ток теперь течёт в обратную сторону, а при смене направления тока сила со стороны магнитного поля тоже меняет направление: теперь она тянет стержень вверх. Динамометру остаётся удерживать меньше, чем вес стержня:

$$0{,}50 - 0{,}10 = 0{,}40\text{ Н}.$$

Проверим себя: сила поля вверх, $0{,}10\text{ Н}$, меньше веса стержня, $0{,}50\text{ Н}$, поэтому стержень по-прежнему висит на нитях и пружина динамометра растянута. Чтобы динамометр показал ноль, сила поля вверх должна сравняться с весом. На каждый ампер приходится $0{,}04 : 2 = 0{,}02\text{ Н}$, значит, понадобился бы ток $0{,}50 : 0{,}02 = 25\text{ А}$. При $5\text{ А}$ до этого далеко, так что результат $0{,}40\text{ Н}$ имеет смысл.