Номер 3.19, страница 54 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 3. Электромагнетизм. Магнитное поле тока. Магнитная индукция - номер 3.19, страница 54.

Условие.

3.19. Найдите направление силы Ампера, действующей на проводник с током, в ситуации, изображённой на рисунке 3.11.

Рис. 3.11

Решение.

а Для определения направления силы Ампера воспользуемся правилом левой руки. Линии магнитной индукции $ \vec{B} $ выходят из северного полюса (N) и входят в южный (S), то есть направлены вправо. Ток $ I $ в проводнике направлен на наблюдателя (перпендикулярно плоскости рисунка, обозначено точкой). Располагаем левую руку так, чтобы вектор $ \vec{B} $ входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по току $ I $ (на нас). Тогда отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера $ \vec{F_A} $. В данном случае сила Ампера направлена вниз.
Ответ: Сила Ампера направлена вниз.

б Линии магнитной индукции $ \vec{B} $ направлены от северного полюса (N) к южному (S), то есть вверх. Ток $ I $ в проводнике направлен от наблюдателя (в плоскость рисунка, обозначено крестиком). По правилу левой руки: располагаем ладонь так, чтобы вектор $ \vec{B} $ входил в нее (ладонь смотрит вниз), а четыре пальца указывали направление тока $ I $ (от нас). Тогда отогнутый большой палец укажет, что сила Ампера $ \vec{F_A} $ направлена вправо.
Ответ: Сила Ампера направлена вправо.

в Линии магнитной индукции $ \vec{B} $ направлены от северного полюса (N) к южному (S), то есть вниз. Ток $ I $ в проводнике направлен вправо. По правилу левой руки: располагаем ладонь так, чтобы вектор $ \vec{B} $ входил в нее (ладонь смотрит вверх), а четыре пальца указывали направление тока $ I $ (вправо). Тогда отогнутый большой палец будет направлен на нас, то есть перпендикулярно плоскости рисунка. Сила Ампера $ \vec{F_A} $ направлена на наблюдателя.
Ответ: Сила Ампера направлена на наблюдателя (перпендикулярно плоскости рисунка).

г Линии магнитной индукции $ \vec{B} $ направлены перпендикулярно плоскости рисунка от нас (обозначено крестиками). Ток $ I $ в проводнике направлен вверх. По правилу левой руки: располагаем ладонь так, чтобы вектор $ \vec{B} $ входил в нее (ладонь обращена к нам), а четыре пальца указывали направление тока $ I $ (вверх). Тогда отогнутый большой палец укажет, что сила Ампера $ \vec{F_A} $ направлена влево.
Ответ: Сила Ампера направлена влево.

д Линии магнитной индукции $ \vec{B} $ направлены перпендикулярно плоскости рисунка на нас (обозначено точками). Ток $ I $ в проводнике направлен перпендикулярно плоскости рисунка от нас (обозначено крестиком). Вектор магнитной индукции $ \vec{B} $ и направление тока $ I $ антипараллельны (угол между ними $ \alpha = 180^\circ $). Величина силы Ампера определяется по формуле $ F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha) $. Так как $ \sin(180^\circ) = 0 $, то сила Ампера, действующая на проводник, равна нулю.
Ответ: Сила Ампера равна нулю.

е Сначала определим направление магнитного поля, создаваемого катушкой (соленоидом). Ток в катушке течет от «+» к «-». Используя правило правой руки для соленоида (обхватываем катушку ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току в витках), определяем, что большой палец укажет влево. Следовательно, левый торец катушки является северным полюсом (N), а правый — южным (S). Внешнее магнитное поле катушки направлено от северного полюса к южному. В точке, где расположен проводник (справа от катушки), линии магнитной индукции $ \vec{B} $ входят в южный полюс, то есть направлены влево. Теперь применим правило левой руки для проводника с током $ I $, который направлен от нас. Располагаем левую руку так, чтобы вектор $ \vec{B} $ (влево) входил в ладонь (ладонь смотрит вправо), а четыре пальца были направлены по току $ I $ (от нас). Тогда отогнутый большой палец укажет направление силы Ампера $ \vec{F_A} $ — вниз.
Ответ: Сила Ампера направлена вниз.