Номер 846, страница 111 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

846. Если к точкам C и D (рис. 94) тонкого металлического листа, по которому проходит электрический ток, подключить чувствительный гальванометр, то в случае наличия магнитного поля (направление линий магнитной индукции показано на рисунке) он покажет возникновение разности потенциалов. Объяснить причину появления разности потенциалов между точками C и D. Сравнить потенциалы этих точек.

Рис. 94

Возникновение разности потенциалов между точками C и D объясняется явлением, известным как эффект Холла. Электрический ток I в металлическом листе представляет собой упорядоченное движение свободных носителей заряда — электронов. По соглашению, направление тока (на рисунке — слева направо) противоположно направлению движения электронов. Следовательно, электроны в листе движутся со скоростью $\vec{v}$ справа налево.

Когда проводник с током помещается в магнитное поле, на каждый движущийся носитель заряда действует сила Лоренца. Направление этой силы определяется по формуле: $\vec{F}_L = q(\vec{v} \times \vec{B})$.

В данном случае:

• Заряд носителей (электронов) $q$ — отрицательный.
• Вектор скорости $\vec{v}$ направлен справа налево.
• Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен перпендикулярно листу, вниз.

Используя правило левой руки (или правило векторного произведения для правого винта), определим направление силы. Если бы заряд был положительным, то сила была бы направлена к краю D. Но так как заряд электрона отрицателен, сила Лоренца $\vec{F}_L$ направлена в противоположную сторону, то есть к краю листа, где находится точка C.

Под действием этой силы электроны отклоняются и скапливаются у края C, создавая там избыточный отрицательный заряд. Соответственно, на противоположном краю, у точки D, возникает недостаток электронов, что равносильно появлению избыточного положительного заряда. Такое разделение зарядов создает поперечное электрическое поле, направленное от D к C, и, как следствие, разность потенциалов между этими краями.

Так как в области точки D образуется избыточный положительный заряд, а в области точки C — отрицательный, потенциал точки D будет выше потенциала точки C.

Сравнение потенциалов:

Потенциал в точке D выше, чем потенциал в точке C. Математически это выражается как $\varphi_D > \varphi_C$.

Ответ: Причиной появления разности потенциалов между точками C и D является действие силы Лоренца на движущиеся в магнитном поле носители тока (электроны). Эта сила отклоняет электроны к краю C, в результате чего на этом краю скапливается отрицательный заряд, а на краю D — положительный. Потенциал точки D выше, чем потенциал точки C ($\varphi_D > \varphi_C$).