Рамку с постоянным током удерживают неподвижно в поле полосового магнита (см. рисунок). Полярность подключения источника тока к выводам рамки показана на рисунке. Как будет двигаться рамка на неподвижной оси , если рамку не удерживать? Считать, что рамка испытывает небольшое сопротивление движению со стороны воздуха. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.
На рисунке покажем ток, текущий в рамке, он течёт от ”+” к ”–”, также отметим линии магнитной индукции полосового магнита (
– северный полюс магнита, следовательно, поле «выходит»из него).
На рамку со стороны поля магнита будет действовать сила Ампера. Причём, сила, действующая на ближнюю к магниту сторону, будет направлена вниз (направление определяем по «правилу левой руки»), а на дальнюю сторону – вверх. На стороны, параллельные магниту, также будет действовать сила Ампера (вследствие искривления магнитного поля. Но эти силы будут значительно меньше показанных на рисунке, да к тому же их действие на левую и правую половинки рамки будет почти сконпенсировано. То есть, этими силами мы пренебрежем. Под действием сил, указанных на рисунке рамка начинает поворачиваться против часовой стрелки (разгоняясь при этом). Но как только рамка повернется на угол, больший 90 градусов (от горизонтального положения), эти же силы начнут рамку тормозить.
Так как по условию есть небольшая сила сопротивления, то рамка будет поворачиваться каждый раз на всё меньший угол, пока не остановится в вертикальном положении – в этот момент силы Ампера будут рамку только лишь растягивать в разные стороны, и слегка притягивать к магниту (опять же в силу неоднородности поля), но не поворачивать.
Ответ: рамка встанет вертикально