Вариант 3, 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. По прямому проводнику идёт ток. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно проводнику. Сила тока в проводнике составляет $10 \text{ А}$. Индукция магнитного поля равна $20 \text{ Тл}$. Чему равна длина активной части проводника, если на него действует сила $20 \text{ Н}$?

2. Определите расположение полюсов магнита относительно проводника в ситуации, изображённой на рисунке, если ток в проводнике идёт «на нас».

Решение.

1.

Дано

$I = 10 \text{ А}$
$B = 20 \text{ Тл}$
$F_A = 20 \text{ Н}$
$\alpha = 90^\circ$

Найти:

$l$ - ?

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 вектором магнитной индукции и направлением тока.

По условию задачи, вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно проводнику, следовательно, угол $\alpha = 90^\circ$. Синус этого угла равен $\sin(90^\circ) = 1$.
Тогда формула упрощается до:
$F_A = I \cdot B \cdot l$

Выразим из этой формулы искомую длину проводника $l$:
$l = \frac{F_A}{I \cdot B}$

Подставим числовые значения из условия:
$l = \frac{20 \text{ Н}}{10 \text{ А} \cdot 20 \text{ Тл}} = \frac{20}{200} \text{ м} = 0.1 \text{ м}$

Ответ: длина активной части проводника равна 0.1 м.

2.

Решение

Для определения расположения полюсов магнита воспользуемся правилом левой руки. Правило гласит: если расположить левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике ($I$), а вектор магнитной индукции ($B$) входил в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера ($F_A$).

Применим это правило к данной ситуации. Направление тока $I$ — «на нас» (из плоскости рисунка). Располагаем левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены на нас. Направление силы Ампера $F_A$ — вниз. Поворачиваем руку так, чтобы большой палец указывал вниз.

При таком положении руки ладонь будет обращена вправо. Это означает, что вектор магнитной индукции $B$ входит в ладонь, то есть направлен слева направо.

По определению, линии магнитной индукции выходят из северного полюса магнита (N) и входят в южный (S). Таким образом, слева от проводника находится северный полюс, а справа — южный.

Ответ: слева от проводника находится северный полюс (N), а справа — южный полюс (S).