Номер 6, страница 173 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

6. Используя правило "обхвата правой рукой" и правило "левой руки", докажите, что параллельные токи притягиваются, если они текут в одном направлении, и отталкиваются, если текут в противоположных направлениях.

6. Решение

Для доказательства мы будем использовать два правила: правило правой руки (или правило буравчика) для определения направления магнитного поля, создаваемого током, и правило левой руки для определения направления силы, действующей на другой проводник с током в этом поле.

Рассмотрим два параллельных проводника, назовем их проводник 1 и проводник 2. Токи в них обозначим как $I_1$ и $I_2$.

Случай 1: Токи текут в одном направлении (сонаправлены).

Допустим, оба тока $I_1$ и $I_2$ текут в одном направлении (например, "от нас" за плоскость рисунка).

1. Сначала определим направление магнитного поля, которое создает ток $I_1$ в том месте, где находится проводник 2. По правилу правой руки (обхватываем проводник 1 так, чтобы большой палец указывал направление тока $I_1$), силовые линии магнитного поля $B_1$ будут направлены по часовой стрелке. В точке, где находится проводник 2, вектор магнитной индукции $B_1$ будет направлен вертикально вверх.

2. Теперь проводник 2 с током $I_2$ находится в магнитном поле $B_1$. Применим правило левой руки, чтобы найти направление силы $F_{1 \to 2}$, действующей на проводник 2. Располагаем левую руку так, чтобы линии поля $B_1$ (направленные вверх) входили в ладонь. Четыре пальца направляем по току $I_2$ ("от нас"). Тогда отогнутый большой палец укажет налево, то есть в сторону проводника 1. Это сила притяжения.

3. Аналогично, ток $I_2$ создает вокруг себя магнитное поле $B_2$. По правилу правой руки, в месте расположения проводника 1 это поле направлено вертикально вниз. Применяя правило левой руки для проводника 1 (поле $B_2$ входит в ладонь, пальцы по току $I_1$), обнаружим, что сила $F_{2 \to 1}$ направлена вправо, в сторону проводника 2. Это также сила притяжения.

Таким образом, проводники притягиваются друг к другу.

Случай 2: Токи текут в противоположных направлениях (противонаправлены).

Допустим, ток $I_1$ течет "от нас", а ток $I_2$ течет "к нам".

1. Магнитное поле $B_1$ от тока $I_1$ в месте расположения проводника 2, как и в первом случае, направлено вверх.

2. Теперь применим правило левой руки для проводника 2. Располагаем левую руку так, чтобы линии поля $B_1$ (вверх) входили в ладонь. Четыре пальца направляем по току $I_2$ ("к нам"). Отогнутый большой палец укажет направо, то есть в сторону от проводника 1. Это сила отталкивания.

3. Поле $B_2$ от тока $I_2$ ("к нам") в месте расположения проводника 1 будет направлено вверх (по правилу правой руки). Применяя правило левой руки к проводнику 1, где ток $I_1$ течет "от нас", а поле $B_2$ направлено вверх, получаем силу $F_{2 \to 1}$, направленную влево, то есть в сторону от проводника 2. Это также сила отталкивания.

Таким образом, проводники отталкиваются друг от друга.

Ответ: Используя последовательно правило правой руки (для нахождения направления магнитного поля одного тока) и правило левой руки (для нахождения силы, действующей на второй ток в этом поле), мы доказали, что сонаправленные параллельные токи создают силы, направленные навстречу друг другу (притяжение), а противонаправленные токи создают силы, направленные врозь (отталкивание).