Магнитная сила, действующая на горизонтально расположенный проводник, уравновешивает силу тяжести. Определите плотность материала
Вопрос школьника
Магнитная сила, действующая на горизонтально расположенный проводник, уравновешивает силу тяжести. Определите плотность материала проводника, если его объём 0,4 см3, а магнитная сила равна 0,034 Н.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Лоренца, который гласит, что магнитная сила, действующая на проводник, пропорциональна силе тока, проходящего через проводник, и магнитному полю, в котором находится проводник. Также известно, что магнитная сила, действующая на проводник, уравновешивает силу тяжести, то есть:
Fмагнитная = Fтяжести
где Fмагнитная — магнитная сила, действующая на проводник, Fтяжести — сила тяжести.
Таким образом, мы можем записать:
BIL = mg
где B — магнитная индукция, I — сила тока, проходящего через проводник, L — длина проводника, m — масса проводника, g — ускорение свободного падения.
Так как проводник горизонтально расположен, то его длина равна его ширине, а также мы можем выразить массу проводника через его плотность и объем:
m = ρV
где ρ — плотность материала проводника, V — объем проводника.
Тогда мы можем переписать уравнение в следующем виде:
BIL = ρVg
Отсюда можно выразить плотность материала проводника:
ρ = BIL / Vg
Подставляя известные значения, получаем:
ρ = 0,034 Н * 1 м / 0,4 см3 * 9,81 м/с2
ρ = 0,087 г/см3
Таким образом, плотность материала проводника равна 0,087 г/см3.