Задание 61944A: Магнитное поле

1. Система отсчёта связана со столом. Ox направим вправо по движению проводника, Oy — вверх. По оригиналу ток направлен от наблюдателя, поле вертикально вверх. По правилу левой руки сила Ампера F_A = IBl направлена вправо. Кроме неё действуют тяжесть mg вниз, нормальная реакция N вверх и сила трения скольжения F_тр = μN влево. Проводник движется равномерно, поэтому обе проекции ускорения равны нулю.
2. Второй закон Ньютона в проекциях:
F_A − F_тр = ma_x = 0,
N − mg = ma_y = 0.
Вертикальной составляющей у силы Ампера здесь нет, значит N = mg. Подставляя закон трения и силу Ампера в горизонтальное равенство, получаем
IBl = μmg.
Отсюда
B = μmgIl.
3. Подстановка l = 0,60 м, m = 0,040 кг:
B = 0,3·0,040 кг·10 м·с⁻²10 А·0,60 м = 0,020 Тл.
4. Проверка. Сила тяжести и реакция по 0,40 Н; сила трения 0,12 Н. При найденном поле сила Ампера 10·0,60·0,020 Н = 0,12 Н, поэтому горизонтальная результирующая действительно нулевая. Если ток увеличить при прежнем поле и продолжающемся скольжении, сила Ампера превысит трение и проводник станет разгоняться вправо. Ориентация поля и тока важна для направления, но модуль найден из баланса сил.

Ответ: B = 0,02 Тл.