Пусть рамка с током (см. рис. 159) повернулась на угол 90° и приняла положение, показанное пунктиром. Укажите направления сил, действующих в этот момент на стороны рамки. Почему рамка не останавливается в этом положении, а продолжает вращение?

Решение:

Когда рамка с током (рис. 159) повернулась на угол 90° и приняла положение, показанное пунктиром, силы, действующие на стороны рамки, оказываются направленными перпендикулярно плоскости рамки и в противоположные стороны. Если представить, что ток в рамке течёт по часовой стрелке (при взгляде сверху), то:

• На сторону, которая приближается к нам, действует сила, направленная вверх.
• На сторону, которая удаляется от нас, действует сила, направленная вниз.
• На стороны, расположенные вдоль оси вращения, силы не действуют или действуют в плоскости рамки, но уже не создают вращающего момента, так как направлены вдоль радиуса.

Почему рамка продолжает вращаться:

Рамка не останавливается в этом положении, а продолжает вращение благодаря инерции и тому, что коммутатор (не показанный на рисунке, но являющийся частью электродвигателя) переключает направление тока в обмотке якоря в нужный момент. Когда рамка проходит положение, где вращающий момент становится равным нулю (или меняет знак), коммутатор изменяет направление тока. Это приводит к тому, что силы, действующие на стороны рамки, меняют направление, и вращающий момент продолжает действовать в том же направлении, обеспечивая непрерывное вращение.

Ответ: Силы, действующие на стороны рамки, направлены вверх и вниз (перпендикулярно плоскости рамки), создавая вращающий момент. Рамка продолжает вращаться благодаря инерции и работе коммутатора, который переключает направление тока.