Помогите, Физика!

На всякий проводник с током, помещеннай в магнитное поле, КАКАЯ сила действует? Правильно, сила Ампера.

Ее направление определяют КАК? Правильно, по правилу левой руки, зная направление магнитного поля (вертикально вниз) и направление тока (обозначено четырьмя ЧЕРНЫМИ стрелками вдоль сторон квадрата) .

СКОЛЬКО сторон у квадрата? Правильно, четыре: две горизонтальных (параллельных оси вращения) + две вертикальных (после поворота рамки они становятся наклонным и образуют угол АЛЬФА с вертикалью) .

Направления четырех сил Ампера показаны СИНИМИ стрелками на рисунке:


Вращающий момент относительно оси вращения создает только одна, та, что выделена синей стрелкой пожирнее. Остальные три вообще не вращают, поэтому раcсматриваем только одну.

Вращающий момент -- это произведение силы на плечо (т. е. кратчайшее расстояние от оси вращения ДО ЛИНИИ, ВДОЛЬ КОТОРОЙ действует сила) .
Величина силы Ампера равна Fa=I*B*a, а плечо (той самой одной, которая вращает) равно ℓ=a*cosα, значит вращающий момент силы Ампера равен
I*B*a²*cosα.

Момент силы Ампера стремится увеличить угол α,
а момент силы тяжести m*g*(a/2)*sinα -- наоборот, уменьшить (сила тяжести приложена к ЦЕНТРУ квадрата, следовательно, ее плечо равно (a/2)*sinα).

Условие равновесия рамки (приравниваем оба момента) :
I*B*a²*cosα=m*g*(a/2)*sinα ⇒
tg α=2*I*B*a / (m*g) -- расчетная формула к задаче!
Вычисляем самостоятельно, сначала тангенс АЛЬФА по расчетной формуле, потом арктангенс от полученного выражения.

Всего доброго. ☺