Эксперимент, страница 184 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент

Повторите опыты Ампера. Подключите проводник к источнику постоянного тока, внесите в поле подковообразного магнита (рис. 209). Зафиксируйте направление отклонения проводника с током. Поменяйте полюса магнита, выясните, как изменится угол отклонения проводника.

Повторите опыт с двумя магнитами. Измените силу тока в проводнике.

Сделайте выводы из проведенных опытов.

По какому признаку вы определили, что сила Ампера изменилась?

Рис. 209. Отклонение проводника с током в магнитном поле

При выполнении описанного эксперимента наблюдаются следующие явления и делаются соответствующие выводы.

1. Когда проводник, подключенный к источнику постоянного тока, вносят в магнитное поле подковообразного магнита, он отклоняется. Это свидетельствует о том, что со стороны магнитного поля на проводник с током действует сила. Эта сила называется силой Ампера. Направление отклонения (и, соответственно, направление силы) определяется по правилу левой руки. На рисунке 209а показано, что при направлении тока от наблюдателя (обозначено символом ⊗) и направлении магнитного поля от северного полюса (N) к южному (S), то есть сверху вниз, сила Ампера ($F_A$) направлена влево.

2. Если поменять полюса магнита местами (рис. 209б), то направление линий магнитной индукции ($B$) изменится на противоположное (теперь они будут направлены снизу вверх). При сохранении того же направления тока ($I$) в проводнике, направление силы Ампера ($F_A$), согласно правилу левой руки, также изменится на противоположное. Проводник будет отклоняться вправо. Величина (модуль) угла отклонения останется прежней, если модуль индукции магнитного поля не изменился.

3. При использовании двух магнитов вместо одного, индукция магнитного поля ($B$) в области, где находится проводник, увеличивается. Сила Ампера, действующая на проводник, описывается формулой: $F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$, где $I$ — сила тока, $l$ — длина активной части проводника, $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. Так как сила Ампера прямо пропорциональна индукции магнитного поля, ее величина возрастет. Это приведет к увеличению угла отклонения проводника.

4. При изменении силы тока ($I$) в проводнике также изменяется и сила Ампера. Увеличение силы тока приводит к пропорциональному увеличению силы Ампера и, как следствие, к увеличению угла отклонения. Уменьшение силы тока ведет к уменьшению силы Ампера и угла отклонения.

Сделайте выводы из проведенных опытов.
Из проведенных опытов можно сделать следующие выводы:
1. Магнитное поле действует с определенной силой (силой Ампера) на помещенный в него проводник с электрическим током.
2. Направление силы Ампера зависит от направления тока в проводнике и от направления магнитного поля. Изменение направления тока или магнитного поля на противоположное приводит к изменению направления силы Ампера на противоположное.
3. Модуль силы Ампера прямо пропорционален силе тока в проводнике и модулю индукции магнитного поля.

Ответ: Выводы сформулированы в пунктах 1-3 выше.

По какому признаку вы определили, что сила Ампера изменилась?
Изменение величины силы Ампера определяется по изменению угла отклонения проводника от его первоначального положения равновесия (вертикального положения). Так как проводник подвешен на гибких проводах, он ведет себя подобно маятнику. Горизонтально направленная сила Ампера отклоняет его. Чем больше эта сила, тем на больший угол отклоняется проводник, пока сила Ампера не будет уравновешена составляющими силы тяжести и сил натяжения подвесов. Таким образом, угол отклонения является наглядным показателем величины действующей силы Ампера.

Ответ: Изменение силы Ампера определяется по изменению угла отклонения проводника с током от положения равновесия.