Номер 26, страница 152, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 24. Сила Ампера. Сила Лоренца - номер 26, страница 152.

Условие.

26. Рассмотрите схематический рисунок 24.19. Увеличится или уменьшится удлинение стальных пружин, на которых подвешен медный стержень, после замыкания ключа? Перенесите рисунок в тетрадь и обозначьте на нём все силы, действующие на стержень.

Рис. 24.19

Решение.

Увеличится или уменьшится удлинение стальных пружин, на которых подвешен медный стержень, после замыкания ключа?

При замыкании ключа в цепи, состоящей из источника тока, пружин и медного стержня, потечет электрический ток. Направление тока в стержне, согласно схеме подключения к источнику, будет слева направо (от положительного полюса к отрицательному).

На проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила Ампера $ \vec{F}_{A} $. Направление этой силы определяется по правилу левой руки. Для этого необходимо расположить левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока (вправо), а вектор магнитной индукции $ \vec{B} $, который по условию направлен перпендикулярно плоскости рисунка на нас (обозначен точкой в круге), входил в ладонь. В этом случае отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера. Применив это правило, мы определим, что сила Ампера $ \vec{F}_{A} $ направлена вертикально вниз.

До замыкания ключа стержень находился в равновесии под действием двух сил: силы тяжести $ m\vec{g} $, направленной вниз, и суммарной силы упругости двух пружин $ \vec{F}_{упр} $, направленной вверх. Условие равновесия имело вид: $ F_{упр} = mg $.

После замыкания ключа к силе тяжести добавляется сила Ампера $ \vec{F}_{A} $, которая также направлена вниз. Таким образом, суммарная сила, действующая на стержень вниз, увеличивается. Для нового положения равновесия необходимо, чтобы новая суммарная сила упругости пружин $ \vec{F'}_{упр} $ уравновешивала сумму силы тяжести и силы Ампера: $ F'_{упр} = mg + F_A $.

Так как $ mg + F_A > mg $, то $ F'_{упр} > F_{упр} $. Согласно закону Гука, сила упругости пружины прямо пропорциональна ее удлинению ($ F_{упр} = k \Delta x $). Увеличение силы упругости означает, что удлинение пружин также должно увеличиться.

Ответ: Удлинение стальных пружин увеличится.

Перенесите рисунок в тетрадь и обозначьте на нём все силы, действующие на стержень.

На стержень после замыкания ключа действуют следующие силы: сила тяжести $ m\vec{g} $, приложенная к центру масс стержня и направленная вертикально вниз; сила Ампера $ \vec{F}_{A} $, также направленная вертикально вниз; и две силы упругости $ \vec{F}_{упр} $ со стороны пружин, приложенные к концам стержня и направленные вертикально вверх.

Схематическое изображение сил, действующих на стержень:

Ответ: Рисунок с обозначенными силами представлен выше. Силы, действующие на стержень: сила тяжести $ m\vec{g} $ (вниз), сила Ампера $ \vec{F}_{A} $ (вниз), две силы упругости $ \vec{F}_{упр} $ (вверх).