Номер 63.5, страница 219 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 63. Электромагнитное поле, колебания и волны. Глава 8. Магнитные и электромагнитные явления - номер 63.5, страница 219.

63.5 [н] Перенесите рисунок (рис. VIII-30) в тетрадь и обозначьте стрелками направление силовых линий вихревых электрических и магнитных полей по обе стороны от проводника с током, если сила тока растёт. Изменится ли направление силовых линий при уменьшении силы тока? при смене направления тока?

$I$

Рис. VIII-30

В данной задаче рассматривается электромагнитное поле, которое создаётся прямым проводником с переменным по силе током. Это поле имеет две составляющие:

• Магнитное поле, которое всегда существует вокруг проводника с током.
• Вихревое электрическое поле, которое возникает только тогда, когда ток (а следовательно, и магнитное поле) изменяется со временем.

Направление силовых линий вихревых электрических и магнитных полей по обе стороны от проводника с током, если сила тока растёт

1. Магнитное поле ($\vec{B}$): Направление силовых линий магнитного поля определяется по правилу правой руки. Если направить большой палец правой руки по направлению тока $I$ (вверх), то согнутые пальцы укажут направление линий $\vec{B}$. В данном случае линии магнитного поля представляют собой окружности, направленные против часовой стрелки, если смотреть на проводник сверху. На рисунке это сплошные линии.

2. Вихревое электрическое поле ($\vec{E}$): Согласно закону электромагнитной индукции, изменяющееся магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. Направление этого поля определяется правилом Ленца: индуцированное поле всегда противодействует причине, его вызвавшей. Поскольку сила тока $I$ растёт, магнитное поле усиливается. Чтобы противодействовать этому росту, вихревое электрическое поле $\vec{E}$ должно быть направлено так, чтобы создать ток, противоположный основному. Следовательно, силовые линии поля $\vec{E}$ (пунктирные линии) вблизи проводника направлены вниз.

Ответ: Если сила тока растёт, силовые линии магнитного поля направлены против часовой стрелки (если смотреть сверху), а силовые линии вихревого электрического поля вблизи проводника направлены вниз, в сторону, противоположную току.

Изменится ли направление силовых линий при уменьшении силы тока?

Направление силовых линий магнитного поля $\vec{B}$ зависит только от направления тока, а не от величины его изменения. Поэтому направление линий $\vec{B}$ не изменится.

Направление вихревого электрического поля $\vec{E}$ изменится. При уменьшении тока магнитное поле ослабевает. По правилу Ленца, вихревое поле будет стремиться поддержать убывающий ток, то есть будет направлено в ту же сторону, что и основной ток — вверх. Таким образом, направление силовых линий поля $\vec{E}$ изменится на противоположное.

Ответ: При уменьшении силы тока направление силовых линий магнитного поля не изменится, а направление силовых линий вихревого электрического поля изменится на противоположное.

Изменится ли направление силовых линий при смене направления тока?

Да, при смене направления тока на противоположное (вниз) направление силовых линий изменится для обоих полей.

1. Магнитное поле: По правилу правой руки, если ток направить вниз, то силовые линии магнитного поля $\vec{B}$ будут направлены по часовой стрелке (если смотреть сверху). Направление изменится на противоположное.

2. Вихревое электрическое поле: Если ток, направленный вниз, будет так же расти (как в первоначальном условии), то по правилу Ленца вихревое поле $\vec{E}$ будет направлено против него, то есть вверх. Это направление противоположно тому, которое было в первом пункте (вниз). Следовательно, направление силовых линий поля $\vec{E}$ также изменится на противоположное.

Ответ: Да, при смене направления тока на противоположное (при сохранении характера его изменения, т.е. возрастания) направления силовых линий и магнитного, и вихревого электрического полей изменятся на противоположные.