Номер 831, страница 109 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

39. Магнитное поле тока. Магнитная индукция. Магнитный поток. Закон Ампера. Сила Лоренца. Магнитные свойства веществ. Глава IX. Магнитное поле. Электродинамика - номер 831, страница 109.

Условие.

831. В каком направлении повернётся магнитная стрелка в контуре с током, как показано на рисунке 89?

Рис. 89

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Решение

Чтобы определить, как повернется магнитная стрелка, необходимо найти направление результирующего магнитного поля в точке ее расположения. Направление магнитного поля, создаваемого прямолинейным проводником с током, определяется по правилу правой руки (правилу буравчика).

Рассмотрим магнитное поле, создаваемое каждым из проводников.

1. Магнитное поле от верхнего проводника.

Ток в верхнем проводнике направлен слева направо. Если обхватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока (вправо), то согнутые четыре пальца покажут направление линий магнитной индукции. В области под проводником, где находится стрелка, линии поля будут направлены перпендикулярно плоскости рисунка, от наблюдателя (вглубь страницы).

2. Магнитное поле от нижнего проводника.

В условии задачи ток в нижнем проводнике также направлен слева направо. Это нетипично для простого замкнутого контура, где токи в параллельных участках текут в противоположных направлениях. Рассмотрим два наиболее вероятных случая.

Случай А: Проводники являются частями одного прямоугольного контура.

В этом случае в условии, скорее всего, допущена ошибка, и ток в нижнем проводнике должен течь в обратном направлении — справа налево. Применяя правило правой руки для нижнего проводника (большой палец направлен влево), обнаруживаем, что в области над ним линии магнитного поля также направлены перпендикулярно плоскости рисунка, от наблюдателя. В этом случае поля от обоих проводников складываются.

Случай Б: Условие на рисунке изображено верно (два параллельных тока в одном направлении).

Применяя правило правой руки для нижнего проводника (большой палец направлен вправо), находим, что в области над ним линии магнитного поля направлены перпендикулярно плоскости рисунка, к наблюдателю (из страницы). В этом случае поля от верхнего и нижнего проводников направлены в противоположные стороны. Результирующее поле будет направлено в сторону более сильного поля. Сила магнитного поля обратно пропорциональна расстоянию до проводника. Из рисунка видно, что центр магнитной стрелки расположен немного ближе к верхнему проводнику. Следовательно, его поле будет сильнее, и результирующее поле будет направлено от наблюдателя.

Вывод

В обеих рассмотренных ситуациях результирующее магнитное поле внутри контура в месте расположения стрелки направлено перпендикулярно плоскости рисунка, от наблюдателя.

Магнитная стрелка в магнитном поле всегда устанавливается так, что ее северный полюс (обозначен N) указывает направление силовых линий поля. Соответственно, южный полюс (S) указывает противоположное направление.

Таким образом, магнитная стрелка повернется так, что ее северный полюс N будет смотреть от нас (вглубь рисунка), а южный полюс S — на нас (из плоскости рисунка).

Ответ: Магнитная стрелка повернется так, что ее северный полюс (N) будет направлен перпендикулярно плоскости рисунка от наблюдателя, а южный полюс (S) — к наблюдателю.