Номер 3.22, страница 55 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 3. Электромагнетизм. Магнитное поле тока. Магнитная индукция - номер 3.22, страница 55.

Условие.

3.22. Найдите направление вектора магнитной индукции в ситуации, изображённой на рисунке 3.13.

Рис. 3.13

Решение.

Решение

Для определения направления вектора магнитной индукции $\vec{B}$ в каждом случае воспользуемся правилом левой руки. Это правило является следствием векторного характера силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле, которая определяется формулой: $\vec{F} = I(\vec{l} \times \vec{B})$, где $\vec{l}$ — вектор, направленный вдоль проводника по току $\text{I}$.

Согласно правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы четыре вытянутых пальца были направлены по току ($\text{I}$), а вектор магнитной индукции ($\vec{B}$) входил в ладонь, то отставленный на 90° большой палец укажет направление силы Ампера ($\vec{F}$), действующей на проводник.

а)

На рисунке а ток $\text{I}$ направлен вправо, а сила Ампера $\vec{F}$ — вверх. Применяем правило левой руки:

1. Направляем четыре пальца левой руки по направлению тока, то есть вправо.

2. Поворачиваем кисть так, чтобы большой палец указывал направление силы $\vec{F}$, то есть вверх.

3. В этом положении ладонь обращена к наблюдателю. Следовательно, вектор магнитной индукции $\vec{B}$ входит в ладонь, то есть направлен от плоскости рисунка на нас.

Ответ: Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен перпендикулярно плоскости рисунка к наблюдателю.

б)

На рисунке б ток $\text{I}$ направлен от наблюдателя вглубь плоскости рисунка (обозначено знаком ⊗), а сила Ампера $\vec{F}$ направлена влево. Применяем правило левой руки:

1. Направляем четыре пальца левой руки по направлению тока, то есть от нас, вглубь рисунка.

2. Поворачиваем кисть так, чтобы большой палец указывал направление силы $\vec{F}$, то есть влево.

3. В этом положении ладонь обращена вниз. Следовательно, вектор магнитной индукции $\vec{B}$ должен входить в ладонь, то есть быть направленным сверху вниз.

Ответ: Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен вертикально вниз.

в)

На рисунке в показан проводник с током $\text{I}$, направленным к наблюдателю из плоскости рисунка (обозначено знаком ⊙). На него действует сила Ампера $\vec{F}$, направленная вниз. Магнитное поле в точке, где находится проводник, создаётся соленоидом. Применяем правило левой руки к проводнику:

1. Направляем четыре пальца левой руки по направлению тока, то есть к нам, из плоскости рисунка.

2. Поворачиваем кисть так, чтобы большой палец указывал направление силы $\vec{F}$, то есть вниз.

3. В этом положении ладонь обращена вправо. Следовательно, вектор магнитной индукции $\vec{B}$ входит в ладонь, то есть направлен слева направо.

Ответ: Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ в точке расположения проводника направлен вправо.