Номер 52.3, страница 117 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Электромагнитные явления - номер 52.3, страница 117.

Условие.

Задание 52.3. На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, ключа и реостата. Участок провода $\text{AB}$ расположен вертикально. Как расположится магнитная стрелка, если замкнуть ключ? Выскажите своё предположение (гипотезу) для разных случаев: а) когда сила тока в цепи достаточно велика; б) когда — достаточно мала?

Решение.

При замыкании ключа в цепи потечёт электрический ток. Согласно опыту Эрстеда, проводник с током создаёт вокруг себя магнитное поле. Магнитная стрелка, помещённая в это поле, будет ориентироваться вдоль его силовых линий. На стрелку в данном опыте действуют два магнитных поля: магнитное поле Земли и магнитное поле, созданное током в проводе AB. Итоговое положение стрелки будет определяться направлением вектора магнитной индукции результирующего поля, который равен векторной сумме индукции магнитного поля Земли ($B_З$) и индукции магнитного поля тока ($B_I$).

Направление тока в цепи — от положительного полюса источника к отрицательному. Таким образом, в участке AB ток течёт снизу вверх (от точки A к точке B).

Направление линий магнитной индукции поля, создаваемого прямым проводником с током, определяется по правилу правой руки (правилу буравчика). Если расположить большой палец правой руки по направлению тока (вверх), то согнутые пальцы укажут направление линий магнитной индукции. Они представляют собой концентрические окружности в плоскости, перпендикулярной проводу. В точке, где находится магнитная стрелка (перед проводом), вектор магнитной индукции $B_I$ будет направлен горизонтально влево.

Магнитное поле Земли $B_З$ направлено примерно на север. Будем считать, что до включения тока северный полюс стрелки N указывал на север.

а) когда сила тока в цепи достаточно велика

При достаточно большой силе тока $\text{I}$ создаваемое им магнитное поле будет значительно сильнее магнитного поля Земли ($B_I \gg B_З$). В этом случае можно пренебречь влиянием магнитного поля Земли. Результирующий вектор магнитной индукции будет практически совпадать с вектором $B_I$.

Гипотеза: Магнитная стрелка расположится перпендикулярно проводу AB, её северный полюс N будет указывать влево (в соответствии с правилом правой руки для тока, направленного вверх).

Ответ: При достаточно большой силе тока магнитная стрелка установится перпендикулярно проводу AB, указывая своим северным полюсом (N) влево от провода (если смотреть на установку спереди).

б) когда сила тока достаточно мала

При малой силе тока создаваемое им магнитное поле $B_I$ будет слабым, сопоставимым по величине с магнитным полем Земли $B_З$. В этом случае итоговое положение стрелки определится векторной суммой $B_{рез} = B_З + B_I$.

Гипотеза: Магнитная стрелка отклонится от своего первоначального положения (направления на север) в сторону направления вектора $B_I$ (то есть влево). Угол отклонения будет небольшим, так как индукция поля тока мала. Стрелка будет указывать в направлении между севером и направлением, перпендикулярным проводу (влево).

Ответ: При достаточно малой силе тока магнитная стрелка незначительно отклонится от направления на север в сторону, определяемую правилом правой руки (влево).