Прямолинейный проводник с током и проводящая рамка лежат в плоскости, перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля. Опираясь на законы физики, укажите направление силы, действующей на рамку, когда величина магнитной индукции уменьшается.
Решение:
Заметим, что рамка находится в двух магнитных полях, а именно в однородном магнитном поле с индукцией и неоднородном магнитном поле, которое создано проводником с током.
В следствии магнитной индукции уменьшается магнитный поток через рамку, в результате чего вследствие явления электромагнитной индукции в рамке возникает индукционный ток и согласно правилу Ленца созданное индукционным током магнитное поле будет препятствовать уменьшению магнитного потока, то есть вектор будет направлен от наблюдателя, тогда индукционный ток, возникшей в контуре будет направлен по часовой стрелке.
Помимо этого на проводник с током в однородном магнитном поле будет действовать сила Ампера. На каждую строну рамки по правилу левой руки сила Ампера будет направлена от ней, и так как вся рамка находится в магнитном поле то равнодействующая этих сил будет равна нулю.
Теперь перейдём к рассмотрению влияния проводника с током. Так согласно правилу правой руки вектор индукции поля направлен к наблюдателю. На горизонтальные участки рамки силы Ампера равны, поскольку они равноудалены от проводника с током, а на вертикальные части рамки будет действовать разная сила Ампера, действующая на ближнюю часть рамки (правую) больше. По правилу левой руки левой руки силы Ампера, действующие на части рамки, направлены перпендикулярно сторонам рамки, поэтому силы действующие на горизонтальные участки рамки компенсируют друг-друга, а что касается вертикальных сторон рамки, то равнодействующая этих сил будет направлена вправо.
По принципу суперпозиции полей равнодействующая сил, действующих на рамку со стороны обоих магнитных полей, направлена вправо.