Нажмите "Enter" для перехода к содержанию

Каковы силы, которые действуют на каждый метр первого, второго (среднего) и третьего проводников, когда токи по 100 А

Каковы силы, которые действуют на каждый метр первого, второго (среднего) и третьего проводников, когда токи по 100 А протекают по проводникам, расположенным в одной плоскости на расстоянии 0,5 м друг от друга в вакууме и направленные в одном направлении?

Ответ:

Для того чтобы найти силы, действующие на каждый проводник, воспользуемся законом Ампера. Закон Ампера гласит, что интеграл от магнитного поля по замкнутому контуру равен произведению тока, протекающего через этот контур, на некоторую постоянную.

В данной задаче мы имеем три параллельно расположенных проводника, по которым протекают токи по 100 А в одном направлении. Расстояние между проводниками составляет 0,5 м.

Закон Ампера можно записать в следующем виде:

∮B·dl = μ₀·I

Где ∮B·dl — интеграл от магнитного поля по замкнутому контуру, μ₀ — магнитная постоянная, I — ток, протекающий через контур.

Рассмотрим замкнутый контур вокруг первого проводника. Проведем воображаемую окружность радиуса r вокруг первого проводника, где r — расстояние от центра окружности до самого проводника.

Так как магнитное поле везде вокруг проводника равно, можно вынести его за знак интеграла:

B∮dl = B·2πr

Также, так как интеграл от измеримого элемента пути на окружности равен периметру окружности 2πr, то интеграл ∮dl по замкнутому контуру равен 2πr.

Теперь можем переписать закон Ампера для первого проводника:

B·2πr = μ₀·I₁

Разделим обе части уравнения на длину окружности 2πr:

B = (μ₀·I₁) / (2πr)

Таким образом, мы нашли выражение для магнитной индукции B вокруг первого проводника.

Аналогично, можно записать закон Ампера для второго проводника:

B = (μ₀·I₂) / (2πr)

и для третьего проводника:

B = (μ₀·I₃) / (2πr)

Теперь мы можем определить поля магнитного поля каждого проводника, зная их токи:

B₁ = (μ₀·I₁) / (2πr)
B₂ = (μ₀·I₂) / (2πr)
B₃ = (μ₀·I₃) / (2πr)

Силу, действующую на проводник, можно определить с помощью формулы:

F = I·L·B

Где F — сила, I — ток, L — длина проводника, B — магнитное поле.

Таким образом, силы, действующие на каждый проводник, можно найти, умножив ток каждого проводника на его длину и на индукцию магнитного поля этого проводника.