Стержень длиной 1м несет равномерно распределенный заряд 10 мКл. Он вращается относительно оси проходящей через середину с частотой 120 об/мин. Определить магнитный момент этого стержня.
Для определения магнитного момента стержня, нам необходимо знать его электрический заряд и скорость вращения.
1. Расчет магнитного момента:
Магнитный момент (μ) стержня можно найти, используя формулу:
μ = q * L,
где q - заряд стержня,
L - длина стержня.
В нашем случае, заряд стержня (q) равен 10 мкКл (10 * 10^-6 Кл), а длина стержня (L) равна 1 м.
μ = (10 * 10^-6 Кл) * 1 м = 10 * 10^-6 Кл * м.
2. Измерение скорости вращения:
У нас дана частота вращения стержня (f) - 120 об/мин. Чтобы определить скорость вращения (ω), нужно учесть, что 1 оборот равен 2π радианов.
Поэтому, скорость вращения (ω) можно найти, используя формулу:
ω = 2πf,
где f - частота вращения стержня в оборотах в минуту.
ω = 2π * 120 об/мин = 240π рад/мин.
3. Перевод скорости вращения в радианы в секунду:
Чтобы получить скорость вращения стержня (ω) в радианах в секунду, нужно разделить значение на 60, так как 1 минута равна 60 секундам.
Поэтому, скорость вращения (ω) в радианах в секунду (ω') равна:
ω' = ω / 60.
4. Подставляем значения в формулу для магнитного момента:
Магнитный момент (μ) стержня выражается через заряд (q) и скорость вращения (ω') следующим образом:
μ = q * L * ω',
где q - заряд стержня,
L - длина стержня,
ω' - скорость вращения стержня в радианах в секунду.
1. Расчет магнитного момента:
Магнитный момент (μ) стержня можно найти, используя формулу:
μ = q * L,
где q - заряд стержня,
L - длина стержня.
В нашем случае, заряд стержня (q) равен 10 мкКл (10 * 10^-6 Кл), а длина стержня (L) равна 1 м.
μ = (10 * 10^-6 Кл) * 1 м = 10 * 10^-6 Кл * м.
2. Измерение скорости вращения:
У нас дана частота вращения стержня (f) - 120 об/мин. Чтобы определить скорость вращения (ω), нужно учесть, что 1 оборот равен 2π радианов.
Поэтому, скорость вращения (ω) можно найти, используя формулу:
ω = 2πf,
где f - частота вращения стержня в оборотах в минуту.
ω = 2π * 120 об/мин = 240π рад/мин.
3. Перевод скорости вращения в радианы в секунду:
Чтобы получить скорость вращения стержня (ω) в радианах в секунду, нужно разделить значение на 60, так как 1 минута равна 60 секундам.
Поэтому, скорость вращения (ω) в радианах в секунду (ω') равна:
ω' = ω / 60.
4. Подставляем значения в формулу для магнитного момента:
Магнитный момент (μ) стержня выражается через заряд (q) и скорость вращения (ω') следующим образом:
μ = q * L * ω',
где q - заряд стержня,
L - длина стержня,
ω' - скорость вращения стержня в радианах в секунду.
Подставляем значения:
μ = (10 * 10^-6 Кл) * 1 м * (240π рад/мин) / 60.
5. Выполняем вычисления:
μ = (10 * 10^-6) * 1 * (240π) / 60.
Упрощаем выражение:
μ = (2 * 10^-5) * (4π).
Итак, магнитный момент стержня равен:
μ = 8π * 10^-5.
Ответ: Магнитный момент стержня составляет 8π * 10^-5 (эд/с).