Номер 12, страница 79, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 8. Электромагнитные явления. Параграф 59. Действие магнитного поля на проводники с токами. Сила Ампера - номер 12, страница 79.

Условие.

12. Проводники с током находятся в однородном магнитном поле (рис. 41). На какие из этих проводников (а, б, в, г — подчеркните) действует сила Ампера? Укажите на рисунке направления этой силы.

Рис. 41

Решение.

Сила Ампера — это сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током. Величина этой силы определяется формулой:

$F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$

где $\text{I}$ – сила тока в проводнике, $\text{B}$ – индукция магнитного поля, $\text{l}$ – длина активной части проводника, а $\alpha$ – угол между направлением тока и вектором магнитной индукции $\text{B}$.

Из формулы видно, что сила Ампера равна нулю, если проводник с током расположен параллельно ($\alpha = 0^\circ$) или антипараллельно ($\alpha = 180^\circ$) линиям магнитной индукции, так как синус этих углов равен нулю.

В данной задаче однородное магнитное поле направлено горизонтально слева направо.

Проанализируем действие силы на каждый проводник:

а) Проводник а расположен перпендикулярно линиям магнитного поля, ток в нем направлен вниз. Угол $\alpha$ между направлением тока и вектором магнитной индукции составляет $90^\circ$. Так как $\sin(90^\circ) = 1$, сила Ампера на этот проводник действует и ее значение максимально.

б) Проводник б расположен параллельно линиям магнитного поля, и ток в нем течет в том же направлении, что и вектор магнитной индукции. Угол $\alpha = 0^\circ$. Так как $\sin(0^\circ) = 0$, сила Ампера на этот проводник не действует ($F_A = 0$).

в) Проводник в, как и проводник а, расположен перпендикулярно линиям магнитного поля, ток в нем направлен вниз. Угол $\alpha = 90^\circ$, поэтому на проводник в действует сила Ампера.

г) Проводник г расположен параллельно линиям магнитного поля, но ток в нем течет в направлении, противоположном вектору магнитной индукции (антипараллельно). Угол $\alpha = 180^\circ$. Так как $\sin(180^\circ) = 0$, сила Ампера на этот проводник не действует ($F_A = 0$).

Таким образом, сила Ампера действует только на проводники а и в.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы четыре пальца были направлены по току, а вектор магнитной индукции $\text{B}$ входил в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера.

Применим это правило к проводникам а и в:

- Направляем четыре пальца левой руки вниз (по направлению тока $\text{I}$).

- Поворачиваем ладонь так, чтобы линии поля $\text{B}$ (идущие справа) входили в нее, то есть ладонь должна быть обращена влево.

- Отогнутый большой палец будет указывать направление от плоскости рисунка на нас (на наблюдателя).

Ответ: Сила Ампера действует на проводники а и в. Направление силы Ампера для обоих проводников — перпендикулярно плоскости рисунка, на наблюдателя (обозначается как ⊙).