Ένα ελαφρύ ορθογώνιο πλαίσιο από χάλκινο σύρμα αιωρείται με τις πλευρές του ΑΔ και ΒΓ οριζόντιες, κρεμασμένο από ένα αβαρές νήμα κοντά σε έναν κατακόρυφο ευθύγραμμο αγωγό απείρου μήκους, ο οποίος διαρρέεται από συνεχές ρεύμα. Πώς θα συμπεριφερθεί το πλαίσιο αν περάσει μέσα από αυτό ρεύμα προς την κατεύθυνση που υποδεικνύεται από τα βέλη;
Απάντηση:
Εάν η αρχική θέση του πλαισίου είναι αυθαίρετη, θα τείνει να
γυρίσει και να τεθεί στο επίπεδο που διέρχεται από τον ευθύγραμμο αγωγό έτσι
ώστε η κατεύθυνση του ρεύματος στην πλευρά του πλαισίου που βρίσκεται
πλησιέστερα στον αγωγό να συμπίπτει με την κατεύθυνση ρεύματος στον ευθύγραμμο αγωγό.
Αιτιολόγηση:
Είναι οι δυνάμεις Laplace στα κατακόρυφα τμήματα ΑΒ και ΓΔ του πλαίσιου, που ασκεί το Μ.Π του ρεύματος Ι του ευθύγραμμου αγωγού, υπεύθυνες
γι’ αυτό. Το ρεύμα στην πλευρά ΓΔ είναι
ομόρροπο με αυτό του αγωγού και εύκολα προκύπτει με τον κανόνα των τριών
δακτύλων του δεξιού χεριού ότι η πλευρά αυτή δέχεται FL με φορά
προς τον αγωγό ενώ η απέναντι, η ΑΒ, δέχεται μικρότερη δύναμη FL που τείνει
να την απομακρύνει από τον αγωγό. Οι πάνω και κάτω πλευρές του πλαίσιου
δέχονται δυνάμεις αντίθετες. Το πλαίσιο θα ισορροπήσει σε μια τέτοια θέση όπου η
συνολική ροπή των FL θα είναι ίση με μηδέν και η συνισταμένη τους θα εξουδετερώνεται
από τη συνισταμένη της τάσης του νήματος και του βάρους του πλαίσιου. Και αυτή
είναι η θέση που περιγράφεται αρχικά.
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου