Номер 5, страница 15 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

5. Используя правило буравчика и правило левой руки, покажите, что токи, направленные параллельно, притягиваются, а направленные противоположно — отталкиваются.

Токи, направленные параллельно

Рассмотрим два параллельных проводника, 1 и 2, по которым текут токи $I_1$ и $I_2$ в одном и том же направлении. Для наглядности представим, что проводники расположены вертикально, и токи в них направлены вверх.

1. Сначала определим направление магнитного поля, которое создает проводник 1 с током $I_1$ в том месте, где находится проводник 2. Согласно правилу буравчика (или правилу правой руки), если мысленно вращать буравчик так, чтобы его поступательное движение совпадало с направлением тока $I_1$ (вверх), то направление вращения рукоятки укажет направление линий вектора магнитной индукции $\vec{B_1}$. В области, где расположен проводник 2 (справа от проводника 1), вектор $\vec{B_1}$ будет направлен перпендикулярно плоскости рисунка, от нас.

2. Теперь проводник 2 с током $I_2$ находится в магнитном поле $\vec{B_1}$, созданном первым проводником. На него действует сила Ампера. Чтобы найти направление этой силы $\vec{F_{A}}$, воспользуемся правилом левой руки. Расположим левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $\vec{B_1}$ входил в ладонь (ладонь обращена к проводнику 1), а четыре вытянутых пальца были направлены по току $I_2$ (вверх). В этом случае отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы. Сила будет направлена влево, то есть к проводнику 1. Это сила притяжения.

3. Аналогично, проводник 2 создает свое магнитное поле $\vec{B_2}$. По правилу буравчика, в месте расположения проводника 1 (слева от проводника 2) это поле будет направлено на нас. Применяя правило левой руки для проводника 1 (ток $I_1$ вверх, поле $\vec{B_2}$ на нас), мы обнаружим, что сила, действующая на него, направлена вправо, то есть к проводнику 2.

Таким образом, оба проводника действуют друг на друга с силами, направленными навстречу, то есть притягиваются.

Ответ: Два параллельных проводника с токами, текущими в одном направлении, создают магнитные поля, которые, согласно правилу левой руки, вызывают силы взаимного притяжения.

Токи, направленные противоположно

Рассмотрим два параллельных проводника, 1 и 2, по которым текут токи $I_1$ и $I_2$ в противоположных направлениях. Пусть ток $I_1$ направлен вверх, а ток $I_2$ — вниз.

1. Магнитное поле $\vec{B_1}$, создаваемое проводником 1 в месте нахождения проводника 2, по правилу буравчика, по-прежнему направлено от нас.

2. Применим правило левой руки для определения силы, действующей на проводник 2. Располагаем левую руку так, чтобы вектор $\vec{B_1}$ входил в ладонь (ладонь к проводнику 1). Четыре пальца направляем по току $I_2$, то есть вниз. Отогнутый большой палец укажет направление силы — вправо, то есть в сторону от проводника 1. Это сила отталкивания.

3. Теперь рассмотрим обратное действие. Проводник 2 с током $I_2$, направленным вниз, создает в месте расположения проводника 1 магнитное поле $\vec{B_2}$. По правилу буравчика, в области слева от проводника 2 поле $\vec{B_2}$ будет также направлено от нас. Применяя правило левой руки для проводника 1 (ток $I_1$ вверх, поле $\vec{B_2}$ от нас), мы обнаружим, что сила, действующая на него, направлена влево, то есть от проводника 2.

Таким образом, оба проводника действуют друг на друга с силами, направленными в противоположные стороны, то есть отталкиваются.

Ответ: Два параллельных проводника с токами, текущими в противоположных направлениях, создают магнитные поля, которые, согласно правилу левой руки, вызывают силы взаимного отталкивания.