Проволочная перемычка длиной 1 м скользит в однородном магнитном поле с индукцией 10 Тл по горизонтальным проводящим рельсам, замкнутым на сопротивление 1 Ом. Какую силу нужно приложить к перемычке, чтобы двигать её с постоянной скоростью 1 м/с?
Прежде всего, следует ответить на вопрос, какие силы действуют на перемычку и почему она движется с постоянной скоростью. На перемычку действуют две силы:
1) внешняя сила
;
2) сила Ампера; природа силы Ампера такая же, как у силы Лоренца. Принято называть силой Ампера силу, действующую на проводник с током, помещённый в магнитное поле. Проводник с током представляет собой множество движущихся заряженных частиц. Для силы Ампера существует специальное уравнение, которое часто оказывается полезным:
, где
– длина той части проводника, которая движется в магнитном поле.
Сила Ампера в данном случае обусловлена внешним однородным магнитным полем, которое действует на проводник с индукционным током, возникшим снова за счёт увеличения площади контура. Как уже было установлено в одной из предыдущих задач, сила Ампера будет направлена внутрь контура, внешняя сила по условию направлена наружу от контура. Очевидно, чтобы перемычка двигалась равномерно, необходимо, чтобы векторная сумма сил, действующих на неё, обратилась в нуль. Искомая сила будет равна
. Необходимо найти силу индукционного тока, возникающего в перемычке. По закону Ома
, по закону Фарадея:
.Изменение площади обусловлено изменением только одной координаты
, где
– длина перемычки. При равномерном движении
представляет собой скорость движения. Поэтому:
.Окончательно:
.Ответ: 100 Н.
