Между полюсами электромагнита, создающего однородное магнитное поле с индукцией В = 1 Тл, горизонтально расположены металлические рельсы на расстоянии d = 10 см друг от друга. С каким ускорением a будет скользить по рельсам стальной стержень массы m = 50 г, если по нему пропустить ток I = 10 А? Коэффициент трения стержня о рельсы μ = 0,1.

1

Ответы и объяснения

2013-07-25T20:50:27+04:00
На стержень будут действовать 4 силы:
Fa - сила Ампера (например, горизонтально вправо)
Fтр - сила трения (противоположно)
N - сила реакции опоры (вертикально вверх)
mg - сила тяжести (вертикально вниз)

Направим оси координат классически.

Второй закон Ньютона в проекции на ось X:   - Fтр + Fa = m·a
Второй закон Ньютона в проекции на ось Y:   N - mg = 0
По определению: Fтр = μ·N, Fa = B·I·d·sinα
Объединив все формулы получим:
- μ·m·g +B·I·d·sinα = m·a
a = (B·I·d·sinα) / m - μ·g = 19 м/с^2

(d = 0,1 м, m = 0,05 кг, sin = 1)