Задача по физике на тему:Магнитная индукция Определите магнитную индукцию посередине между проводниками, расположенными в воздухе на расстоянии 5 мм друг от друга, если токи в проводниках, направлены противоположно и равны 25 и 40 .
Для решения этой задачи воспользуемся законом Ампера и формулой для магнитной индукции, создаваемой прямым длинным проводником.
Магнитная индукция ( B ) от одного проводника на расстоянии ( r ) от него вычисляется по формуле:
[ B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} ]
где:
( \mu_0 ) — магнитная постоянная ( \mu_0 = 4 \pi \times 10^{-7} \, \text{Гн/м} )( I ) — сила тока в проводнике (в амперах)( r ) — расстояние от проводника до точки, где измеряется магнитная индукция (в метрах)
В данной задаче у нас два проводника, находящихся на расстоянии 5 мм (или 0.005 м) друг от друга, с токами, равными 25 А и 40 А, направленными противоположно.
Определим расстояния от каждого проводника до точки, которая находится посередине между ними. Поскольку расстояние между проводниками – 5 мм, то расстояние от каждого проводника до средней точки:
Определим результирующую магнитную индукцию в средней точке. Поскольку токи направлены в противоположные стороны, магнитные индукции также будут направлены в противоположные стороны. Поэтому результирующая магнитная индукция будет равна разности:
Для решения этой задачи воспользуемся законом Ампера и формулой для магнитной индукции, создаваемой прямым длинным проводником.
Магнитная индукция ( B ) от одного проводника на расстоянии ( r ) от него вычисляется по формуле:
[
B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r}
]
где:
( \mu_0 ) — магнитная постоянная ( \mu_0 = 4 \pi \times 10^{-7} \, \text{Гн/м} )( I ) — сила тока в проводнике (в амперах)( r ) — расстояние от проводника до точки, где измеряется магнитная индукция (в метрах)В данной задаче у нас два проводника, находящихся на расстоянии 5 мм (или 0.005 м) друг от друга, с токами, равными 25 А и 40 А, направленными противоположно.
Определим расстояния от каждого проводника до точки, которая находится посередине между ними. Поскольку расстояние между проводниками – 5 мм, то расстояние от каждого проводника до средней точки:[
Теперь найдем магнитную индукцию от каждого проводника в средней точке.r = \frac{5 \, \text{мм}}{2} = 2.5 \, \text{мм} = 0.0025 \, \text{м}
]
Для проводника с током 25 А:
[
B_1 = \frac{\mu_0 \cdot I_1}{2 \pi r} = \frac{4 \pi \times 10^{-7} \, \text{Гн/м} \cdot 25}{2 \pi \cdot 0.0025}
]
Сократим ( \pi ):
[
B_1 = \frac{4 \times 10^{-7} \cdot 25}{2 \cdot 0.0025} = \frac{100 \times 10^{-7}}{0.005} = 2 \times 10^{-5} \, \text{Тл}
]
Для проводника с током 40 А:
[
B_2 = \frac{\mu_0 \cdot I_2}{2 \pi r} = \frac{4 \pi \times 10^{-7} \cdot 40}{2 \pi \cdot 0.0025}
]
Сократим ( \pi ):
[
Определим результирующую магнитную индукцию в средней точке. Поскольку токи направлены в противоположные стороны, магнитные индукции также будут направлены в противоположные стороны. Поэтому результирующая магнитная индукция будет равна разности:B_2 = \frac{4 \times 10^{-7} \cdot 40}{2 \cdot 0.0025} = \frac{160 \times 10^{-7}}{0.005} = 3.2 \times 10^{-5} \, \text{Тл}
]
[
B = B_2 - B_1 = 3.2 \times 10^{-5} \, \text{Тл} - 2 \times 10^{-5} \, \text{Тл} = 1.2 \times 10^{-5} \, \text{Тл}
]
Таким образом, магнитная индукция посередине между проводниками равна ( 1.2 \times 10^{-5} ) Тесла.