Номер ?4, страница 132, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Магнитное поле. Параграф 78. Лабораторные и исследовательские работы. Вопросы для обсуждения - номер ?4, страница 132.

Условие.

Изменится ли направление вращения рамки с током, помещённой в магнитное поле, если изменить направление тока в рамке?

Решение.

Да, направление вращения рамки с током, помещённой в магнитное поле, изменится на противоположное.

Вращение рамки происходит под действием вращающего момента, который создаётся силами Ампера, действующими на стороны рамки с током. Направление силы Ампера ($\vec{F}_A$) можно определить с помощью правила левой руки.

Правило левой руки: если расположить левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, а линии магнитной индукции ($\vec{B}$) входили в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на проводник силы Ампера.

Из этого правила следует, что направление силы Ампера зависит от двух направлений: направления тока и направления магнитного поля. Если мы изменим направление тока на противоположное, оставив магнитное поле без изменений, то, согласно правилу левой руки, направление силы Ампера, действующей на каждую сторону рамки, также изменится на противоположное.

Поскольку силы, создающие вращающий момент, изменили свое направление, то и сам вращающий момент изменит направление на противоположное. В результате рамка начнет вращаться в обратную сторону.

Это можно также объяснить с помощью понятия магнитного момента. Рамка с током обладает магнитным моментом $\vec{p}_m$, направление которого связано с направлением тока правилом правого винта. Вращающий момент $\vec{M}$, действующий на рамку, определяется как векторное произведение $\vec{M} = \vec{p}_m \times \vec{B}$. При изменении направления тока на противоположное вектор магнитного момента $\vec{p}_m$ также меняет своё направление на противоположное. Это, в свою очередь, приводит к изменению направления вращающего момента на противоположное: $\vec{M}' = (-\vec{p}_m) \times \vec{B} = -(\vec{p}_m \times \vec{B}) = -\vec{M}$.

Ответ: Да, изменится. Направление вращения рамки изменится на противоположное.