Номер 60.4, страница 213 - 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 60.4, страница 213.

60.4 [н] Каждый из пары проводников (рис. VIII-17) создает в месте нахождения соседнего проводника магнитное поле определенного направления. Укажите стрелками направления магнитных линий и, пользуясь правилом левой руки, определите, как направлены силы взаимодействия проводников.

Рис. VIII-17 $ \oplus \oplus \odot \oplus \odot \odot $

Для определения направления сил взаимодействия между проводниками с током необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определить направление линий магнитного поля, создаваемого одним проводником в точке, где находится другой. Для этого используется правило правой руки (или правило буравчика): если большой палец правой руки направить по току, то согнутые четыре пальца покажут направление линий магнитной индукции $ \vec{B} $.
   • Для тока, направленного от нас в плоскость рисунка (обозначение ⊕), линии магнитного поля являются концентрическими окружностями, направленными по часовой стрелке.
   • Для тока, направленного из плоскости рисунка на нас (обозначение ⊙), линии магнитного поля направлены против часовой стрелки.
2. Определить направление силы Ампера ($ \vec{F}_A $), действующей на второй проводник в магнитном поле первого. Для этого используется правило левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор магнитной индукции $ \vec{B} $, а четыре вытянутых пальца направить по току во втором проводнике, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы.

Проанализируем взаимодействие проводников для каждой группы, показанной на рисунке.

Взаимодействие проводников с сонаправленными токами

На рисунке это первая (⊕ ⊕) и третья (⊙ ⊙) группы. Рассмотрим первую группу (⊕ ⊕).

• Магнитное поле, создаваемое левым проводником в месте расположения правого, направлено вертикально вниз (согласно правилу правой руки, линии поля идут по часовой стрелке).
• Применяя правило левой руки к правому проводнику (ток направлен "от нас", поле "вниз"), находим, что сила Ампера $ \vec{F}_A $ направлена влево, то есть к левому проводнику.
• Аналогично, магнитное поле правого проводника в месте расположения левого направлено вертикально вверх.
• Применяя правило левой руки к левому проводнику (ток "от нас", поле "вверх"), находим, что сила Ампера $ \vec{F}_A $ направлена вправо, то есть к правому проводнику.

Таким образом, проводники притягиваются. Аналогичные рассуждения для третьей группы (⊙ ⊙) также показывают, что проводники притягиваются.
Вывод:Параллельные проводники, по которым ток течет в одном направлении, притягиваются.

Взаимодействие проводников с противоположно направленными токами

На рисунке это вторая группа (⊙ ⊕ ⊙), в которой взаимодействуют две пары проводников с противонаправленными токами. Рассмотрим левую пару (⊙ ⊕).

• Магнитное поле, создаваемое левым проводником (⊙) в месте расположения центрального (⊕), направлено вертикально вверх (линии поля идут против часовой стрелки).
• Применяя правило левой руки к центральному проводнику (⊕), находим, что сила, действующая на него со стороны левого, направлена вправо (отталкивание).
• Магнитное поле, создаваемое центральным проводником (⊕) в месте расположения левого (⊙), также направлено вертикально вверх (линии поля идут по часовой стрелке).
• Применяя правило левой руки к левому проводнику (⊙), находим, что сила, действующая на него, направлена влево (отталкивание).

Таким образом, проводники отталкиваются. Аналогичный анализ для правой пары (⊕ ⊙) также показывает, что проводники отталкиваются.
Вывод:Параллельные проводники, по которым ток течет в противоположных направлениях, отталкиваются.

Ответ:

• Первая пара проводников (⊕ ⊕): проводники притягиваются. Сила, действующая на левый проводник, направлена вправо, а на правый — влево.
• Вторая группа проводников (⊙ ⊕ ⊙): соседние проводники отталкиваются. Крайний левый проводник отталкивается от центрального влево. Крайний правый проводник отталкивается от центрального вправо. Центральный проводник отталкивается от левого соседа вправо, а от правого — влево (результирующая сила на него может быть равна нулю, если токи и расстояния симметричны).
• Третья пара проводников (⊙ ⊙): проводники притягиваются. Сила, действующая на левый проводник, направлена вправо, а на правый — влево.