ФИЗИКА Прямой проводник длиной 0,2 м и массой 5 г подвешен горизонтально на двух невесомых нитях в однородном магнитном поле. Вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику и равен по модулю 49 мТл. Какой ток надо пропустить через проводник, чтобы одна из нитей разорвалась, если нить разрывается при нагрузке, равной или превышающей 39,2 мН?
Сначала давайте определим, какую силу натяжения терпит каждая нить. Поскольку проводник подвешен горизонтально, сумма сил в вертикальном направлении должна быть равна нулю.
Пусть F1 и F2 - силы натяжения нитей. Тогда у нас есть следующее уравнение:
F1 + F2 = 0. ------ (1)
Также, по определению, сила в левой нити равна величине магнитной силы, действующей на проводник:
F1 = B*I*l,
где B - магнитная индукция, I - ток, протекающий через проводник, l - длина проводника в магнитном поле. ----- (2)
Аналогично, сила в правой нити также равна величине магнитной силы:
F2 = -B*I*l. ------ (3)
Заметим, что в уравнении (3) стоит минусовой знак перед B, так как направление магнитной индукции в правой нити противоположно направлению магнитной индукции в левой нити.
Подставим (2) и (3) в уравнение (1):
B*I*l - B*I*l = 0.
Таким образом, мы видим, что сопротивление нитей не играет роли, а значит, носит их масса не принимается во внимание.
Теперь, чтобы определить необходимый ток, чтобы одна из нитей разорвалась, мы можем использовать силу натяжения нити.
Для того, чтобы нить разорвалась, сила натяжения должна превышать нагрузку, которая равна или превышает 39,2 мН, то есть:
F1 > 39,2 мН.
Подставим уравнение (2) в это неравенство:
B*I*l > 39,2 мН.
Подставим известные значения:
49 мТл * I * 0,2 м > 39,2 мН.
Переведем все в одни и те же единицы:
49 * 10^(-3) * I * 0,2 > 39,2 * 10^(-3).
Сократим константы и упростим неравенство:
0,0098 * I > 0,0392.
Разделим обе части неравенства на 0,0098:
I > 0,0392 / 0,0098.
Получим:
I > 4.
Таким образом, чтобы одна из нитей разорвалась, необходимо пропустить ток, больший или равный 4 Амперам.
Надеюсь, ответ был понятен и полезен! Если у вас остались вопросы, спрашивайте."