На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жесткая рамка массой m из однородной тонкой проволоки, согнутая в виде квадрата ACDE со стороной a (см. рисунок). Рамка находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции
которого перпендикулярен сторонам АЕ и CD и равен по модулю В. По рамке против часовой стрелки протекает ток I. При каком значении массы рамки она начнет поворачиваться вокруг стороны CD?
Для того, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг оси CD, вращательный момент сил, действующих на рамку и направленных вверх, должен быть не меньше суммарного момента сил, направленных вниз.
На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера Если направление тока и магнитного поля параллельны, то сила Ампера не действует. В данном случае на сторону АЕ действует сила Ампера
которая по правилу буравчика направлена вверх (на рисунке — на нас). На каждую из сторон действует сила тяжести
так как масса всего квадрата равна
Запишем условие моментов: где
и
— плечи сил относительно оси CD.
Отсюда находим максимальную массу, при которой рамка будет поворачиваться:
Ответ:


а почему не учитывают силу Ампера, действующую на сторону CD?
Момент этой силы относительно оси CD равен нулю.