Номер 60.5, 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 60.5, страница 213.

60.5 [н] Объясняя взаимодействие двух проводников с током, первый ученик утверждал, что один из проводников действует на другой проводник, второй — что поле одного проводника действует на поле другого, третий — что магнитное поле каждого из проводников действует на соседний проводник. Кто из учеников прав?

Решение

Для того чтобы определить, кто из учеников прав, необходимо рассмотреть механизм взаимодействия проводников с током с точки зрения современной физической теории, а именно теории близкодействия (теории поля).

Утверждение первого ученика: "один из проводников действует на другой проводник".
Это утверждение описывает наблюдаемый факт, но не объясняет его причину. В современной физике принято считать, что взаимодействия передаются не мгновенно через пустое пространство, а посредством полей. Поэтому такое объяснение является неполным, так как опускает ключевого посредника — магнитное поле.

Утверждение второго ученика: "поле одного проводника действует на поле другого".
Это утверждение неверно. В классической электродинамике поля не взаимодействуют друг с другом напрямую (не оказывают друг на друга силового воздействия). Вместо этого они подчиняются принципу суперпозиции: в любой точке пространства результирующее поле равно векторной сумме полей, создаваемых всеми источниками. Сила возникает только тогда, когда поле действует на электрические заряды или токи, но не на другое поле.

Утверждение третьего ученика: "магнитное поле каждого из проводников действует на соседний проводник".
Это утверждение является наиболее точным и полным с физической точки зрения. Процесс взаимодействия можно разделить на два этапа:
1. Каждый проводник, по которому протекает электрический ток, создает в окружающем пространстве магнитное поле.
2. Это магнитное поле действует с определенной силой (силой Ампера) на другой проводник с током, который находится в этом поле.
Например, первый проводник создает магнитное поле $\vec{B}_1$. На элемент второго проводника $d\vec{l}_2$ с током $I_2$, помещенный в это поле, действует сила $d\vec{F} = I_2 [d\vec{l}_2 \times \vec{B}_1]$. Аналогично, поле второго проводника действует на первый. Именно этот двухэтапный процесс и представляет собой взаимодействие проводников.

Следовательно, третий ученик дал самое правильное объяснение механизма взаимодействия.

Ответ: Прав третий ученик.