Номер 60.16, страница 214 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 60. Действие магнитного поля на проводник с током и движущиеся заряды. Глава 8. Магнитные и электромагнитные явления - номер 60.16, страница 214.

60.16 [1481°] Рамка с током, помещённая в магнитное поле, поворачивается в направлении, показанном стрелкой (рис. VIII-22). Укажите два способа изменения направления поворота рамки на противоположное.

Рис. VIII-22

Решение

Вращение рамки с током в магнитном поле происходит под действием сил Ампера, которые создают вращающий момент. Сила Ампера $\vec{F_A}$ действует на проводник с током $I$ длиной $l$, помещенный в магнитное поле с индукцией $\vec{B}$, и определяется выражением $\vec{F_A} = I[\vec{l} \times \vec{B}]$. Направление этой силы можно найти по правилу левой руки.

Направление вращения рамки зависит от направления вращающего момента, которое, в свою очередь, определяется направлением сил Ампера. Из правила левой руки следует, что направление силы Ампера зависит от двух факторов:

• направления тока в проводнике;
• направления вектора магнитной индукции (от северного полюса N к южному S).

Чтобы изменить направление вращения рамки на противоположное, необходимо изменить направление действия сил Ампера. Для этого достаточно изменить на противоположное направление одного из двух вышеуказанных факторов.

1. Изменить направление тока в рамке.

Направление тока в цепи задается источником питания: ток течет от положительного полюса («+») к отрицательному («-»). Чтобы изменить направление тока в рамке на обратное, необходимо поменять полярность подключения источника, то есть поменять местами провода на его клеммах. При изменении направления тока на противоположное, согласно правилу левой руки, направление сил Ампера, действующих на стороны рамки, также изменится на противоположное. Это приведет к изменению знака вращающего момента, и рамка начнет вращаться в обратную сторону.

Ответ: изменить направление тока в рамке, поменяв полярность подключения источника питания.

2. Изменить направление магнитного поля.

Направление магнитного поля задается расположением полюсов постоянного магнита. Линии вектора магнитной индукции $\vec{B}$ направлены от северного полюса (N) к южному (S). Чтобы изменить направление магнитного поля на противоположное, необходимо поменять местами полюсы магнита, например, перевернув его. В этом случае направление вектора $\vec{B}$ изменится на обратное. Согласно правилу левой руки, это также приведет к изменению направления сил Ампера на противоположное и заставит рамку вращаться в другую сторону.

Ответ: изменить направление магнитного поля, поменяв местами северный и южный полюсы магнита.