Вариант 1, страница 5 - гдз по физике 11 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Самостоятельная работа № 1. Сила Ампера. Правило левой руки. Магнитное поле. Электромагнитная индукция. Основы электродинамики - страница 5.

Условие.

Самостоятельная работа № 1

Сила Ампера. Правило левой руки

Вариант 1

1. Активная часть проводника длиной 20 см со стороны внешнего магнитного поля испытывает действие силы 0,5 Н. Значение магнитной индукции составляет 0,2 Тл. Чему равна сила тока в проводнике, если угол между направлением тока и вектором магнитной индукции составляет 30°?

2. Проводник с током находится между полюсами магнита перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите направление силы Ампера в ситуации, изображённой на рисунке.

Решение.

1.

Дано:

$l = 20 \text{ см} = 0,2 \text{ м}$

$F_A = 0,5 \text{ Н}$

$B = 0,2 \text{ Тл}$

$\alpha = 30^\circ$

Найти:

$I - ?$

Решение:

Сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле, определяется по формуле:

$F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$

где $I$ — сила тока, $B$ — индукция магнитного поля, $l$ — длина активной части проводника, $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

Выразим из этой формулы силу тока $I$:

$I = \frac{F_A}{B \cdot l \cdot \sin(\alpha)}$

Подставим известные значения в формулу:

$I = \frac{0,5 \text{ Н}}{0,2 \text{ Тл} \cdot 0,2 \text{ м} \cdot \sin(30^\circ)}$

Так как $\sin(30^\circ) = 0,5$, получим:

$I = \frac{0,5}{0,2 \cdot 0,2 \cdot 0,5} = \frac{0,5}{0,02} = 25 \text{ А}$

Ответ: сила тока в проводнике равна 25 А.

2.

Решение:

Для определения направления силы Ампера воспользуемся правилом левой руки. Согласно этому правилу, если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера.

1. Линии магнитной индукции (вектор $B$) направлены от северного полюса (N) к южному (S), то есть горизонтально вправо. Следовательно, ладонь левой руки нужно расположить так, чтобы она была обращена к северному полюсу (влево).

2. Ток в проводнике (I) направлен от нас вглубь рисунка, что обозначено символом ⊗. Направляем четыре вытянутых пальца от себя, "в рисунок".

3. При таком расположении руки отогнутый большой палец будет указывать вниз. Это и есть направление силы Ампера, действующей на проводник.

Ответ: сила Ампера направлена вниз.