Номер 1, страница 12 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Подумайте, как изменятся результаты эксперимента, если повернуть магнит так, чтобы сверху был северный полюс, а снизу — южный.

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо обратиться к явлению действия магнитного поля на проводник с током. Сила, действующая на проводник, называется силой Ампера, и ее направление определяется по правилу левой руки.

Правило левой руки гласит: если расположить левую руку так, чтобы линии магнитного поля (вектор магнитной индукции $ \vec{B} $) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока ($ I $) в проводнике, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление действующей на проводник силы Ампера ($ \vec{F}_{А} $).

В условии задачи магнит поворачивают. Линии магнитного поля всегда направлены от северного полюса (N) к южному (S). Когда магнит поворачивают так, что сверху оказывается северный полюс, а снизу — южный, вектор магнитной индукции $ \vec{B} $ будет направлен вертикально вниз.

По сравнению с первоначальным положением магнита (где, предположительно, полюса были расположены наоборот: южный сверху, северный снизу, и поле было направлено вверх), направление вектора магнитной индукции $ \vec{B} $ изменилось на противоположное.

Сила Ампера математически описывается формулой векторного произведения: $ \vec{F}_{А} = I(\vec{l} \times \vec{B}) $ где $ I $ — сила тока, $ \vec{l} $ — вектор, модуль которого равен длине активной части проводника и направление совпадает с направлением тока, $ \vec{B} $ — вектор магнитной индукции.

Из свойств векторного произведения следует, что при изменении направления одного из векторов-сомножителей ($ \vec{B} $) на противоположное, направление результирующего вектора ($ \vec{F}_{А} $) также изменится на противоположное. То есть, если направление тока в проводнике остается прежним, а магнитное поле меняет направление на обратное, то и сила, действующая на проводник, изменит свое направление на обратное.

Таким образом, если в первоначальном эксперименте проводник, например, выталкивался из области между полюсами магнита, то после его переворачивания он будет втягиваться внутрь. Если он отклонялся влево, то теперь будет отклоняться вправо.

Ответ:

При переворачивании магнита направление линий магнитного поля изменится на противоположное. Согласно правилу левой руки, это приведёт к тому, что направление силы Ампера, действующей на проводник с током, также изменится на противоположное. В результате проводник будет двигаться в сторону, обратную его движению в первоначальном эксперименте.