Номер 6, страница 132, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

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.

Для доказательства воспользуемся принципом суперпозиции: каждый проводник с током создает в окружающем пространстве магнитное поле, которое, в свою очередь, действует с силой Ампера на другой проводник с током. Направление магнитного поля определим по правилу "обхвата правой рукой" (или правилу буравчика), а направление силы Ампера — по правилу "левой руки".

Случай 1: Параллельные токи текут в одном направлении

Пусть есть два параллельных проводника, 1 и 2, в которых текут токи $I_1$ и $I_2$ в одном направлении (например, вертикально вверх).

1. Рассмотрим магнитное поле, создаваемое током $I_1$ в месте расположения проводника 2. Согласно правилу "обхвата правой рукой", если направить большой палец правой руки по направлению тока $I_1$ (вверх), то согнутые пальцы укажут направление линий магнитной индукции $B_1$. В области, где находится проводник 2, вектор магнитной индукции $B_1$ будет направлен перпендикулярно плоскости рисунка "от нас".

2. Теперь определим силу $F_2$, действующую на проводник 2 с током $I_2$, находящийся в магнитном поле $B_1$. Применим правило "левой руки": располагаем левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $B_1$ входил в ладонь (ладонью "к нам"), а четыре вытянутых пальца были направлены по току $I_2$ (вверх). Тогда отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера $F_2$. Он будет направлен влево, то есть в сторону проводника 1.

Таким образом, проводник 2 притягивается к проводнику 1.

Аналогичные рассуждения можно провести для силы, действующей на проводник 1. Магнитное поле $B_2$, создаваемое током $I_2$, в месте расположения проводника 1 будет направлено "к нам". По правилу левой руки, сила $F_1$, действующая на проводник 1, будет направлена вправо, то есть в сторону проводника 2.

Ответ: Два проводника притягиваются друг к другу, так как сила, действующая на каждый из них, направлена в сторону другого проводника.

Случай 2: Параллельные токи текут в противоположных направлениях

Пусть в проводнике 1 ток $I_1$ течет вверх, а в проводнике 2 ток $I_2$ течет вниз.

1. Магнитное поле $B_1$ от тока $I_1$ в месте расположения проводника 2, как и в первом случае, направлено "от нас" (согласно правилу "обхвата правой рукой").

2. Определим силу $F_2$, действующую на проводник 2. Применим правило "левой руки": располагаем левую руку так, чтобы вектор $B_1$ входил в ладонь (ладонью "к нам"), а четыре пальца были направлены по току $I_2$ (вниз). В этом случае отогнутый большой палец будет указывать направление вправо, то есть в сторону от проводника 1.

Таким образом, проводник 2 отталкивается от проводника 1.

Аналогично, поле $B_2$ от тока $I_2$ (направленного вниз) в месте расположения проводника 1 будет направлено также "от нас". Применяя правило левой руки для проводника 1 (ток $I_1$ вверх, поле $B_2$ "от нас"), получим, что сила $F_1$ направлена влево, то есть в сторону от проводника 2.

Ответ: Два проводника отталкиваются друг от друга, так как сила, действующая на каждый из них, направлена в сторону от другого проводника.