Номер 2, страница 50 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 15. Действие магнитного поля на проводник с током. Глава 2. Магнитное поле - номер 2, страница 50.

2. Сформулируйте закон Ампера. Запишите его математическое выражение.

Закон Ампера – это закон, который определяет силу, действующую со стороны магнитного поля на проводник, по которому течет электрический ток. Эта сила называется силой Ампера.

Словесная формулировка закона: сила, действующая на прямолинейный участок проводника с током, помещенного в однородное магнитное поле, прямо пропорциональна силе тока в проводнике, модулю вектора магнитной индукции, длине этого участка проводника и синусу угла между направлением тока и направлением вектора магнитной индукции.

Математическое выражение для модуля силы Ампера: $$F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$$ где:

$F_A$ — модуль силы Ампера (измеряется в ньютонах, Н),

$I$ — сила тока в проводнике (в амперах, А),

$B$ — модуль вектора магнитной индукции поля (в теслах, Тл),

$l$ — длина участка проводника, находящегося в магнитном поле (в метрах, м),

$\alpha$ — угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и направлением тока в проводнике.

Сила Ампера достигает своего максимального значения, когда проводник перпендикулярен линиям магнитной индукции ($\alpha = 90^\circ$, $\sin(\alpha)=1$). В этом случае $F_{A_{max}} = I \cdot B \cdot l$. Сила равна нулю, если проводник расположен параллельно линиям поля ($\alpha = 0^\circ$ или $\alpha = 180^\circ$, $\sin(\alpha)=0$).

В векторной форме закон Ампера имеет вид: $$\vec{F_A} = I (\vec{l} \times \vec{B})$$ Здесь $\vec{l}$ – это вектор, длина которого равна длине проводника $l$, а направление совпадает с направлением тока. Произведение является векторным, и его результат — вектор $\vec{F_A}$, перпендикулярный как вектору $\vec{l}$, так и вектору $\vec{B}$.

Направление силы Ампера определяется с помощью правила левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции ($\vec{B}$) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока ($I$), то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера ($\vec{F_A}$), действующей на проводник.

Ответ: Закон Ампера утверждает, что сила ($F_A$), действующая на проводник с током в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока ($I$), модулю магнитной индукции ($B$), длине проводника ($l$) и синусу угла ($\alpha$) между направлением тока и вектором магнитной индукции. Математическое выражение закона: $F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$.