Номер 3.4, страница 51 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 3. Электромагнетизм. Магнитное поле тока. Магнитная индукция - номер 3.4, страница 51.

Условие.

3.4. Определите направление вектора индукции магнитного поля в точках C, D, E (рис. 3.2).

Рис. 3.2

Решение.

Решение

Для определения направления вектора магнитной индукции $ \vec{B} $ в указанных точках воспользуемся правилом правой руки (также известным как правило буравчика).

а) Направление электрического тока в контуре — от положительной клеммы (+) к отрицательной (–), то есть по часовой стрелке.
В точке C: Точка находится внутри витка с током. Применяем правило правой руки для витка: если расположить четыре пальца правой руки по направлению тока в витке (по часовой стрелке), то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление вектора индукции $ \vec{B} $ в центре витка. Вектор $ \vec{B} $ направлен перпендикулярно плоскости рисунка от нас (за плоскость).
В точке D: Точка расположена вблизи правого участка проводника, где ток направлен вверх. Применяем правило правой руки для прямого тока: если большой палец правой руки направить по току (вверх), то согнутые пальцы покажут направление линий магнитной индукции. Линии будут охватывать проводник против часовой стрелки. В точке D, которая находится справа от проводника, вектор $ \vec{B} $ будет направлен от нас (за плоскость).
В точке E: Точка расположена вблизи левого участка проводника, где ток направлен вниз. По правилу правой руки для прямого тока (большой палец направлен вниз), линии индукции охватывают проводник по часовой стрелке. В точке E, которая находится слева от проводника, вектор $ \vec{B} $ будет направлен от нас (за плоскость).
Ответ: В точках C, D и E вектор магнитной индукции $ \vec{B} $ направлен перпендикулярно плоскости рисунка от нас.

б) Ток в соленоиде течет от клеммы «+» к «–». На передней, видимой нам, стороне соленоида ток в витках направлен вниз.
В точке C: Точка находится внутри соленоида. Применяем правило правой руки для соленоида: если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току в витках (вниз на передней стороне), то отставленный большой палец покажет направление вектора индукции $ \vec{B} $ внутри соленоида. Вектор $ \vec{B} $ направлен горизонтально влево.
В точках D и E: Точки находятся снаружи соленоида. Магнитное поле соленоида подобно полю полосового магнита. Линии магнитной индукции выходят из северного полюса и входят в южный. Так как внутри соленоида поле направлено влево, его левый торец является северным полюсом (N), а правый — южным (S). Снаружи соленоида линии поля направлены от северного полюса к южному, то есть вправо. Следовательно, в точках D и E вектор $ \vec{B} $ направлен вправо.
Ответ: В точке C вектор $ \vec{B} $ направлен влево; в точках D и E вектор $ \vec{B} $ направлен вправо.

в) Ток в контуре течет от нижней клеммы «+» к верхней «–», то есть против часовой стрелки.
В точке C: Точка находится внутри контура. По правилу правой руки для витка с током (четыре пальца направлены против часовой стрелки), большой палец указывает направление вектора $ \vec{B} $. Вектор $ \vec{B} $ направлен перпендикулярно плоскости рисунка на нас (из-за плоскости).
В точке D: Точка находится над верхним участком проводника, где ток течет влево. По правилу правой руки для прямого тока (большой палец направлен влево), согнутые пальцы над проводником указывают направление на нас. Вектор $ \vec{B} $ в точке D направлен на нас.
В точке E: Точка находится справа от правого изогнутого участка проводника, где ток течет преимущественно вверх. По правилу правой руки для прямого тока (большой палец направлен вверх), линии индукции охватывают проводник против часовой стрелки. В точке E, справа от проводника, вектор $ \vec{B} $ направлен от нас (за плоскость).
Ответ: В точках C и D вектор $ \vec{B} $ направлен перпендикулярно плоскости рисунка на нас; в точке E вектор $ \vec{B} $ направлен перпендикулярно плоскости рисунка от нас.