На горизонтальных рельсах, расстояние между которыми l = 60 см, лежит стержень перпендикулярно им. Определить силу тока, который надо пропустить по стержню, чтобы он начал двигаться. Рельсы и стержень находятся в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией B = 0.60 Тл. Масса стержня m = 0,5 кг, коэффициент трения стержня о рельсы µ = 0,1.

Для того чтобы стержень начал двигаться по рельсам, необходимо, чтобы сила, действующая на него, превышала силу трения, которая препятствует его движению. Мы будем рассматривать задачу пошагово.

Дано:

• Расстояние между рельсами: $l = 0.6$ м
• Индукция магнитного поля: $B = 0.6$ Тл
• Масса стержня: $m = 0.5$ кг
• Коэффициент трения стержня о рельсы: $\mu = 0.1$

1. Рассмотрим силы, действующие на стержень.

Стержень находится в магнитном поле и по нему нужно пропустить ток, чтобы он начал двигаться. Для этого важно рассмотреть несколько сил:

Сила трения:

Сила трения определяется как:

где $N$ — нормальная сила, действующая на стержень. На стержень действует сила тяжести, равная $mg$, и эта сила равна нормальной силе:

Таким образом, сила трения:

Сила Лоренца:

Сила Лоренца на стержень, который находится в магнитном поле, определяется по формуле:

где:

• $I$ — сила тока, которую нужно найти,
• $l = 0.6$ м — длина стержня,
• $B = 0.6$ Тл — магнитная индукция.

Чтобы стержень начал двигаться, сила Лоренца должна быть хотя бы равна силе трения:

2. Найдем ток $I$.

Подставим известные значения:

Ответ:

Для того чтобы стержень начал двигаться, необходимо пропустить ток через него величиной примерно 1.36 ампера.