برای حل این مسئله از ترکیب قوانین تعادل نیروها و نیروی مغناطیسی استفاده میکنیم.
**دادههای مسئله:**
- طول سیم (ℓ) = 2 متر
- جرم (m) = 0.5 کیلوگرم
- شدت میدان مغناطیسی (B) = 0.2 تسلا
- شتاب گرانش (g) = 10 متر بر مجذور ثانیه
**نیروهای وارد بر سیم:**
1. **نیروی وزن (mg):**
\[
F_{\text{وزن}} = m \cdot g = 0.5 \cdot 10 = 5 \text{ نیوتن}
\]
2. **نیروی مغناطیسی (F_B):**
چون سیم در میدان مغناطیسی قرار دارد و جریانی از آن عبور میکند، نیرویی مغناطیسی به آن وارد میشود که مقدار آن برابر است با:
\[
F_B = I \cdot \ell \cdot B
\]
**شرط تعادل:**
برای اینکه سیم در حالت تعادل باقی بماند، نیروی مغناطیسی باید برابر با نیروی وزن باشد. بنابراین:
\[
I \cdot \ell \cdot B = m \cdot g
\]
با قراردادن مقادیر:
\[
I \cdot 2 \cdot 0.2 = 5
\]
از این رابطه، میتوان جریان (I) را پیدا کرد:
\[
I = \frac{5}{2 \cdot 0.2} = 12.5 \text{ آمپر}
\]
بنابراین جریان عبوری از سیم باید 12.5 آمپر باشد تا سیم در حالت تعادل بماند.