Номер 60.2, страница 212 - 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 60.2, страница 212.

60.2 [$1480^\circ$] Почему, если замкнуть цепь (рис. VIII-15), алюминиевый стержень M придёт в движение (покатится)?

Рис. VIII-15

Решение

При замыкании электрической цепи с помощью ключа по ней начинает протекать электрический ток. Цепь состоит из источника тока, соединительных проводов, двух параллельных проводников (рельсов) и лежащего на них алюминиевого стержня M.

Согласно схеме, ток течет от положительного полюса источника (+) к отрицательному (-). В алюминиевом стержне M ток будет направлен от заднего рельса к переднему (на наблюдателя).

Стержень M находится в магнитном поле, созданном подковообразным магнитом. Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен от северного полюса (N) к южному (S), то есть в данном случае вертикально вверх.

На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. Величина этой силы определяется по формуле: $F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$, где $I$ — сила тока в проводнике, $B$ — индукция магнитного поля, $l$ — длина проводника, находящегося в поле, а $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

Направление силы Ампера $\vec{F}_A$ можно определить по правилу левой руки. Расположим левую руку так, чтобы линии магнитной индукции (вектор $\vec{B}$) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока $I$ в стержне.

• Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен вверх, значит, ладонь нужно направить вниз.
• Ток $I$ в стержне течет на нас, значит, четыре пальца нужно направить на себя.
• При таком расположении руки отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление действия силы Ампера — вправо.

Таким образом, на алюминиевый стержень M начинает действовать сила Ампера, направленная вправо. Под действием этой силы стержень приходит в движение и катится по рельсам вправо.

Ответ: При замыкании цепи в алюминиевом стержне возникает электрический ток. Поскольку стержень с током находится в магнитном поле постоянного магнита, на него начинает действовать сила Ампера, которая и приводит стержень в движение.