Вариант 2, 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.

Вариант 3

1. На прямой проводник длиной 50 см внешнее магнитное поле действует с силой 5 Н. Сила тока в проводнике 20 А. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Чему равен модуль магнитной индукции поля?

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

Решение.

1.

Дано:

$L = 50$ см = $0.5$ м
$F = 5$ Н
$I = 20$ А
$\alpha = 90^\circ$

Найти:

$B$ - ?

Решение:

Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера. Её модуль определяется по формуле:
$F_A = I \cdot B \cdot L \cdot \sin(\alpha)$
где $I$ — сила тока в проводнике, $B$ — модуль вектора магнитной индукции, $L$ — длина активной части проводника (находящейся в поле), а $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.
По условию задачи, проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Это означает, что угол $\alpha = 90^\circ$. Синус этого угла равен единице: $\sin(90^\circ) = 1$.
Следовательно, формула для нашего случая упрощается:
$F_A = I \cdot B \cdot L$
Из этой формулы выразим искомую величину — модуль магнитной индукции $B$:
$B = \frac{F_A}{I \cdot L}$
Теперь подставим известные числовые значения в систему СИ:
$B = \frac{5 \text{ Н}}{20 \text{ А} \cdot 0.5 \text{ м}} = \frac{5}{10} \text{ Тл} = 0.5 \text{ Тл}$

Ответ: модуль магнитной индукции поля равен 0.5 Тл.

2.

Решение:

Направление силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле, определяется по правилу левой руки.
Формулировка правила: если расположить левую руку так, чтобы линии магнитной индукции (вектор $\vec{B}$) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока ($I$), то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление действующей на проводник силы Ампера ($\vec{F}_A$).
Применим это правило к ситуации, изображённой на рисунке:
1. Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен вправо. Располагаем левую руку так, чтобы линии входили в ладонь, то есть ладонью влево.
2. Направление тока $I$ — вниз. Направляем четыре вытянутых пальца вниз.
3. При таком положении руки отогнутый большой палец будет направлен от нас, перпендикулярно плоскости рисунка.

Ответ: сила Ампера направлена перпендикулярно плоскости рисунка от наблюдателя.