Небольшую рамку с постоянным током удерживают неподвижно в поле полосового магнита (см. рисунок). Полярность подключения источника тока к выводам рамки показана на рисунке. Опишите движение рамки относительно неподвижной оси $MO$ после того, как рамку отпустят. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения. Считать, что рамка испытывает небольшое сопротивление движению со стороны воздуха. ЭДС индукции, возникающей в рамке, и колебаниями рамки пренебречь.
Решение
Возможное решение.
1. Ответ: рамка повернётся против часовой стрелки и своей плоскостью встанет перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» окажется внизу.
2. Рассмотрим сечение рамки плоскостью рисунка.
В исходном положении в левом звене рамки ток направлен от нас, а в правом — к нам.
На левое звено рамки действует сила Ампера $\vec F_{A1}$, направленная вниз, а на правое звено — сила Ампера $\vec F_{A2}$, направленная вверх. Эти силы разворачивают рамку относительно неподвижной оси $MO$ против часовой стрелки (см. рисунок $а$).
3. Под действием этих сил рамка поворачивается вокруг оси и благодаря сопротивлению воздуха устанавливается в положении равновесия перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» оказывается внизу. При этом силы Ампера $\vec F_{A1}$ и $\vec F_{A2}$ обеспечивают равновесие рамки относительно оси $MO$ (см. рисунок $б$).
