По трем параллельным прямым проводам находящимся на одинаковом расстоянии 10 см друг от друга
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
По трем параллельным прямым проводам, находящимся на одинаковом расстоянии 10 см друг от друга, текут одинаковые токи 40 А. В двух проводах направления токов совпадают. Вычислить для каждого из проводов отношение силы, действующей на него, к его длине.
Дано:
d = 10 см = 0,1 м
I = 40 А
Найти:
F/ℓ ― ?
Ответ
F1/ℓ = 0,0055 Н/м; F2/ℓ = 0,0032 Н/м; F3/ℓ = 0,0032 Н/м.
Решение
Fij ― сила, действующая на j-тый проводник со стороны i-того проводника. Bij ― магнитная индукция, созданная i-тым проводником в точке, где находится j-тый проводник. Так как токи во всех проводниках равны и расстояния между проводниками равны между собой, то модули всех индукций Bij равны между собой и равны
В=μ0I2πd
По закону Ампера вычислим силу, действующую на проводник j со стороны проводника i
. F = IBℓsinα. Для всех проводников угол α между Bij и l равны 90˚, sinα = 1. Так как все токи равны и все индукции Вij равны, то и все составляющие сил Fij тоже равны между собой и равны F = IBℓ, где ℓ ― длина участка одного из проводников.
Суммарную силу, действующую на каждый проводник, находим векторным суммированием.
По теореме косинуса:
F12=F312+F212-2F31F21cos 120°;
F12=3F2;
F1=3F=3IBl=3⋅μ0I22πd⋅l.
F22=F122+F322-2F12F32cos 60°;
F22=F2;
F2=F=μ0I22πd⋅l.
F32=F132+F232-2F13F23cos 60°;
F32=F2;
F3=F=μ0I22πd⋅l.
Вычислим:
Fl=μ0I22πd=4π⋅10-7⋅4022π⋅0,1=0,0032 Н/м
F1l=3Fl=3⋅0,0032 =0,0055 Н/м
F2l=Fl=0,0032 Н/м;
F3l=Fl=0,0032 Н/м.
Ответ: F1/ℓ = 0,0055 Н/м; F2/ℓ = 0,0032 Н/м; F3/ℓ = 0,0032 Н/м.