Номер 2, страница 343 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Как Ампер объяснял взаимодействие постоянных магнитов?

1. Как взаимодействуют параллельные проводники с током?

Взаимодействие параллельных проводников с током — это магнитное взаимодействие. Оно зависит от направления токов в проводниках.

1. Если токи в двух параллельных проводниках направлены в одну и ту же сторону (сонаправлены), то проводники притягиваются друг к другу.

2. Если токи направлены в противоположные стороны (противонаправлены), то проводники отталкиваются друг от друга.

Это явление объясняется тем, что каждый проводник с током создает вокруг себя магнитное поле. Другой проводник, оказываясь в этом поле, испытывает на себе действие силы Ампера. Направление силы можно определить по правилу левой руки (для силы Ампера) или по правилу правой руки (для определения направления магнитного поля и последующего определения силы).

Например, если по двум параллельным проводникам текут токи $I_1$ и $I_2$ в одном направлении, то первый проводник создает магнитное поле, силовые линии которого (по правилу правой руки) входят в плоскость рисунка справа от него. Второй проводник оказывается в этом поле, и по правилу левой руки на него действует сила, направленная к первому проводнику. Аналогично, второй проводник создает поле, которое действует на первый с силой притяжения. В случае противонаправленных токов силы будут направлены в противоположные стороны, вызывая отталкивание.

Сила взаимодействия, действующая на отрезок проводника длиной $\text{l}$, определяется по формуле Ампера:

$F = \frac{\mu_0 I_1 I_2 l}{2\pi r}$

где $I_1$ и $I_2$ — силы тока в проводниках, $\text{r}$ — расстояние между ними, $\text{l}$ — длина участка проводника, на который действует сила, а $\mu_0$ — магнитная постоянная ($\mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}$ Н/А²).

Ответ: Параллельные проводники с током притягиваются, если токи сонаправлены, и отталкиваются, если токи противонаправлены. Это происходит из-за действия силы Ампера, возникающей в результате взаимодействия их магнитных полей.

2. Как Ампер объяснял взаимодействие постоянных магнитов?

Андре-Мари Ампер выдвинул гипотезу, согласно которой все магнитные явления, включая магнетизм постоянных магнитов, объясняются существованием электрических токов. Эта идея известна как гипотеза Ампера.

Согласно этой гипотезе:

1. Внутри молекул (или атомов) любого вещества существуют незатухающие микроскопические круговые токи, которые Ампер назвал молекулярными токами.

2. Каждый такой молекулярный ток создает собственное магнитное поле, подобно маленькому витку с током (магнитному диполю).

3. В обычном, ненамагниченном веществе, эти молекулярные токи ориентированы хаотично, и их магнитные поля взаимно компенсируют друг друга. Суммарное магнитное поле такого тела равно нулю.

4. При намагничивании вещества (например, при помещении его во внешнее магнитное поле) молекулярные токи ориентируются преимущественно в одном направлении. Их поля складываются, создавая собственное сильное магнитное поле тела. Так вещество становится постоянным магнитом.

Таким образом, взаимодействие двух постоянных магнитов Ампер сводил к взаимодействию их суммарных (макроскопических) молекулярных токов. Притяжение разноименных полюсов (N и S) и отталкивание одноименных (N и N, S и S) объясняется как результат притяжения или отталкивания этих ориентированных токов, в соответствии с правилами, установленными для проводников.

Современная физика подтвердила гениальную догадку Ампера, уточнив, что "молекулярные токи" обусловлены главным образом собственным моментом импульса электронов (спином) и их орбитальным движением в атомах.

Ответ: Ампер объяснял взаимодействие постоянных магнитов как результат силового взаимодействия их внутренних, упорядоченно ориентированных микроскопических (молекулярных) токов.

3. Какое явление используется

Вопрос, судя по всему, приведен не полностью. Наиболее вероятное его продолжение в данном контексте: "...для определения единицы силы тока — ампера?".

Для определения основной единицы силы электрического тока в системе СИ — Ампера — используется явление магнитного взаимодействия двух параллельных прямолинейных проводников с током.

Согласно определению, действовавшему до 2019 года, один Ампер — это сила такого постоянного тока, который, проходя по двум прямым параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 метр друг от друга в вакууме, вызывает между этими проводниками силу взаимодействия, равную $2 \cdot 10^{-7}$ Ньютон на каждый метр длины.

Это определение непосредственно основано на формуле силы взаимодействия токов:

$\frac{F}{l} = \frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi r}$

Подставив $I_1 = I_2 = 1$ А, $r = 1$ м и $\mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}$ Н/А², получим:

$\frac{F}{l} = \frac{4\pi \cdot 10^{-7} \cdot 1 \cdot 1}{2\pi \cdot 1} = 2 \cdot 10^{-7}$ Н/м.

Хотя с 2019 года определение Ампера было изменено и теперь базируется на фиксации значения элементарного заряда, исторически и для практического понимания именно силовое взаимодействие токов лежит в основе этой единицы.

Ответ: Для определения единицы силы тока (Ампера) используется явление силового магнитного взаимодействия параллельных проводников, по которым протекает электрический ток.