Номер 5, страница 140, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

5. Зависит ли поведение плоского контура с током в магнитном поле от его формы?

5. Зависит ли поведение плоского контура с током в магнитном поле от его формы?

В однородном магнитном поле поведение плоского контура с током (а именно, создаваемый на него вращающий момент) не зависит от его формы, а определяется только его площадью $\text{S}$, силой тока $\text{I}$ и ориентацией относительно поля.

Основной характеристикой, определяющей взаимодействие контура с магнитным полем, является его магнитный момент $\vec{p}_m = I \vec{S}$, где $\vec{S}$ — вектор площади, модуль которого равен площади контура $\text{S}$, а направление перпендикулярно плоскости контура. Вращающий момент, действующий на контур, равен $\vec{M} = [\vec{p}_m \times \vec{B}]$.

Как видно из формулы, вращающий момент зависит от площади $\text{S}$, а не от конкретной геометрии (формы) контура. Например, круглый и квадратный контуры с одинаковой площадью и одинаковым током будут испытывать совершенно одинаковый вращающий момент в одном и том же магнитном поле и, следовательно, будут вести себя одинаково.

Это утверждение можно доказать, представив контур произвольной формы как совокупность большого числа элементарных прямоугольных контуров. Вклады во вращающий момент от внутренних сторон соседних элементарных контуров взаимно компенсируются, так как токи в них текут в противоположных направлениях. В результате суммарный момент определяется только токами, текущими по внешнему периметру, и оказывается пропорциональным общей площади, охватываемой этим периметром.

Важно отметить, что это справедливо для вращающего момента в однородном магнитном поле. Если поле неоднородно, то на контур будет действовать также и сила, величина и направление которой уже могут зависеть от формы контура.

Ответ: Нет, поведение (ориентация) плоского контура с током в однородном магнитном поле не зависит от его формы. Оно определяется его магнитным моментом, который зависит от площади контура, а не от его конкретной геометрии.