Номер 1788, страница 209 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Электромагнитное поле и электромагнитные волны. 63. Магнитное поле. Действие магнитного поля на проводник с током и на движущиеся заряженные частицы. Индукция магнитного поля - номер 1788, страница 209.

Решение.

Решение

Как будет поворачиваться рамка с током в однородном магнитном поле (рис. 247)?

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки. Проанализируем силы, действующие на каждую сторону рамки.

На верхнюю и нижнюю стороны рамки сила Ампера не действует, так как направление тока в этих проводниках параллельно линиям магнитной индукции. Величина силы Ампера определяется формулой $F_A = I B l \sin\alpha$, где $\alpha$ – угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. Для верхней стороны $\alpha = 0^\circ$, а для нижней $\alpha = 180^\circ$. В обоих случаях $\sin\alpha = 0$, следовательно, и сила $F_A = 0$.

На левую сторону рамки, где ток направлен вверх, действует сила Ампера. По правилу левой руки (располагаем пальцы по току, а линии индукции входят в ладонь), эта сила направлена перпендикулярно плоскости рисунка, на наблюдателя.

На правую сторону рамки, где ток направлен вниз, действует сила Ампера. По правилу левой руки, она направлена перпендикулярно плоскости рисунка, от наблюдателя.

Эта пара сил создает вращающий момент, который будет поворачивать рамку. Левая сторона рамки будет двигаться из плоскости рисунка (на нас), а правая – в плоскость рисунка (от нас). Таким образом, рамка будет вращаться против часовой стрелки, если смотреть на нее сверху.

Ответ: Рамка будет поворачиваться вокруг вертикальной оси так, что ее левая сторона движется на нас, а правая — от нас (против часовой стрелки, если смотреть сверху).

Как магнитное поле действует на каждую сторону рамки?

На верхнюю и нижнюю стороны рамки, где ток течет параллельно линиям магнитного поля, сила Ампера не действует.

На левую сторону рамки, где ток направлен вверх, действует сила Ампера, направленная на нас (из плоскости рисунка).

На правую сторону рамки, где ток направлен вниз, действует сила Ампера, направленная от нас (в плоскость рисунка).

Ответ: На верхнюю и нижнюю стороны сила не действует. На левую сторону действует сила, направленная на нас, а на правую — от нас.

Что нужно сделать, чтобы рамка повернулась в противоположную сторону?

Для того чтобы рамка начала вращаться в противоположную сторону, необходимо изменить направление вращающего момента на противоположное. Вращающий момент создается парой сил Ампера, действующих на левую и правую стороны рамки. Направление силы Ампера $\vec{F}_A$ зависит от направления тока $\text{I}$ и направления магнитного поля $\vec{B}$. Чтобы изменить направление силы на обратное, необходимо изменить на обратное либо направление тока, либо направление магнитного поля.

Таким образом, для вращения рамки в противоположную сторону необходимо выполнить одно из двух действий:

1. Изменить направление тока в рамке на противоположное (чтобы он тек против часовой стрелки).

2. Изменить направление магнитного поля на противоположное (направить вектор $\vec{B}$ справа налево).

Ответ: Необходимо либо изменить направление тока в рамке на противоположное, либо изменить направление магнитного поля на противоположное.