Квадратная рамка с током ,массой 200 грамм, со стороной равной 20 см ,лежит на горизонтальной поверхности. индукция магнитного поля равная 4 Тесла параллельно плоскости рамки. При какой минимальной силе тока одна из сторон рамки не давит на поверхность?

Для решения этой задачи рассмотрим силы, действующие на рамку, и условия, при которых одна из сторон рамки перестанет давить на поверхность.

Дано:

• Масса рамки: $m = 200 \, \text{г} = 0.2 \, \text{кг}$.
• Сторона рамки: $l = 20 \, \text{см} = 0.2 \, \text{м}$.
• Индукция магнитного поля: $B = 4 \, \text{Т}$.
• Рамка лежит на горизонтальной поверхности.

Рассмотрим силы, действующие на рамку:

1. Сила тяжести: Сила тяжести действует на рамку и направлена вертикально вниз. Она вычисляется по формуле:

   $$F_{\text{т}} = mg,$$

   где $m = 0.2 \, \text{кг}$ — масса рамки, $g \approx 9.8 \, \text{м/с}^2$ — ускорение свободного падения.

   $$F_{\text{т}} = 0.2 \times 9.8 = 1.96 \, \text{Н}.$$

2. Магнитная сила: Сила, действующая на проводник, через который проходит ток в магнитном поле, рассчитывается по формуле:

   $$F_{\text{м}} = I l B \sin \theta,$$

   где:

   • $I$ — сила тока в рамке,
   • $l$ — длина стороны рамки (0.2 м),
   • $B$ — индукция магнитного поля (4 Т),
   • $\theta = 90^\circ$ — угол между направлением тока и магнитным полем (так как поле параллельно плоскости рамки, то угол между направлением тока и магнитным полем будет $90^\circ$).

   Таким образом, сила, действующая на одну сторону рамки, равна:

   $$F_{\text{м}} = I \times 0.2 \times 4 = 0.8 I \, \text{Н}.$$

3. Условие для минимальной силы тока: Чтобы одна из сторон рамки не давила на поверхность, магнитная сила должна уравновесить вес рамки. Это условие выглядит так:

   $$F_{\text{м}} = F_{\text{т}}.$$

   Подставляем выражения для сил:

   $$0.8 I = 1.96.$$

   Решаем относительно $I$:

   $$I = \frac{1.96}{0.8} = 2.45 \, \text{А}.$$

Ответ:

Минимальная сила тока, при которой одна из сторон рамки не будет давить на поверхность, равна 2.45 ампера.