جواب تمرین ۳-۲ صفحه ۷۵ فیزیک (2) - تجربی

با توجه به فرض‌های مسئله داریم:

\[I = 2/5\,\text{A},\quad \ell = 2/4\,\text{m},\quad \theta = 90^\circ\]

اندازهٔ میدان مغناطیسی زمین در متن مسئله عددی داده نشده است. مقدار تقریبی میدان مغناطیسی زمین در بیشتر نقاط سطح زمین حدود \(0/5\,\text{G}\) است و چون \(1\,\text{G}=10^{-4}\,\text{T}\) است، داریم:

\[B = 0/5\times 10^{-4}\,\text{T} = 5\times 10^{-5}\,\text{T}\]

جهت سیم از شرق به غرب و جهت میدان از جنوب به شمال است، یعنی میدان بر سیم عمود است، پس \(\sin 90^\circ = 1\). با قرار دادن داده‌ها در رابطهٔ ۳-۳ داریم:

\[F = I\ell B\sin\theta = (2/5\,\text{A})(2/4\,\text{m})(5\times 10^{-5}\,\text{T})\sin 90^\circ = 3\times 10^{-4}\,\text{N}\]

جهت نیرو: با قاعدهٔ دست راست، انگشتان را در جهت جریان (از شرق به غرب) قرار می‌دهیم و آن‌ها را به سمت میدان (به سمت شمال) خم می‌کنیم. انگشت شست به طرف پایین (به سوی زمین) نشان می‌دهد. پس نیروی مغناطیسی وارد بر سیم قائم و رو به پایین است.

پاسخ: اندازهٔ نیرو \(3\times 10^{-4}\,\text{N}\) و جهت آن قائم و رو به پایین است.