Задание 6DAEA0: Электромагнитная индукция

1. Система отсчёта связана с неподвижным прямым проводником. Ox направим вправо от него к рамке, Oy — вверх. Ток прямого проводника направлен вниз; однородное внешнее B направлено от наблюдателя и уменьшается. На каждом участке рамки с возникающим током действует сила Ампера со стороны обоих полей. Ищем их результирующую, а не сумму с тяжестью или силами возможных креплений.
2. Уменьшение внешнего потока вызывает индукционный ток. По правилу Ленца поле этого тока должно быть направлено от наблюдателя, поддерживая уменьшающееся поле. По правилу правого винта ток в рамке идёт по часовой стрелке. В ближней левой стороне он направлен вверх, в дальней правой — вниз.
3. В однородном внешнем поле силы на противоположных сторонах равны и противоположны. Их сумма нулевая, хотя каждая по отдельности не равна нулю. Поле прямого провода неоднородно: его модуль уменьшается с расстоянием. По правилу правого винта справа от провода это поле направлено к наблюдателю. Ближняя сторона рамки с противоположным током отталкивается вправо; дальняя с сонаправленным током притягивается влево, но слабее.
4. Пусть F_б и F_д — силы от прямого провода на ближнюю и дальнюю вертикальные стороны. Их длины и токи равны, поэтому F_б > F_д. Силы на горизонтальных сторонах компенсируются попарно по равноудалённым элементам. Подстановка в проекции суммарной магнитной силы:
F_x = F_б − F_д > 0,
F_y = 0.
Следовательно, результирующая направлена вправо. Проверка. При увеличении внешнего B индукционный ток изменил бы направление и сила стала бы направлена к прямому проводнику. Нельзя объяснять ответ действием только однородного поля: его результирующая на замкнутый контур равна нулю.

Ответ: магнитная сила на рамку направлена вправо, от прямого проводника.