Номер 56.4, страница 125 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Электромагнитные явления - номер 56.4, страница 125.

Условие.

Задание 56.4. На рисунке изображена установка для изучения магнитного поля катушки с током в точке А (около торца катушки) с помощью датчика магнитного поля. Во время эксперимента с помощью ползунка реостата изменяют силу тока в электрической цепи. Направление тока в катушке показано на рисунке. В таблице приведены результаты измерения в точке А модуля вектора магнитной индукции $\text{B}$ с течением времени $\tau$.

$\tau$, с	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
$\text{B}$, мТл	0	1	2	3	2	1	0	1

Выполните задания.

а) Определите направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ в точке $\text{A}$.

б) Используя данные таблицы, постройте график зависимости $B(\tau)$, самостоятельно выбрав масштабную единицу для модуля магнитной индукции $\text{B}$ на оси ординат.

в) Определите направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ в точке $\text{A}$, если поменять полярность подключения источника тока.

Решение.

a) Определите направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ в точке А.

Для определения направления вектора магнитной индукции $\vec{B}$ катушки с током (соленоида) воспользуемся правилом правой руки (правилом буравчика).

1. Определим направление тока в витках катушки. Ток в цепи течет от положительного полюса источника к отрицательному. Согласно схеме, на ближней к нам стороне катушки ток $\text{I}$ направлен вверх.

2. Применим правило правой руки: если обхватить катушку ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току в витках, то отставленный большой палец покажет направление вектора магнитной индукции внутри катушки.

3. Направив четыре пальца вверх (по току на передней стороне катушки), мы увидим, что большой палец указывает влево. Это означает, что внутри катушки магнитное поле направлено влево. Следовательно, левый торец катушки является северным полюсом (N), а правый — южным (S).

4. Точка А находится снаружи катушки, у ее правого торца (южного полюса). Внешние линии магнитной индукции выходят из северного полюса и входят в южный. Таким образом, в точке А вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен к южному полюсу, то есть влево.

Ответ: Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ в точке А направлен горизонтально влево.

б) Используя данные таблицы, постройте график зависимости B(τ), самостоятельно выбрав масштабную единицу для модуля магнитной индукции B на оси ординат.

Для построения графика зависимости модуля магнитной индукции $\text{B}$ от времени $\text{t}$ воспользуемся данными из таблицы.

Ось абсцисс — время $\text{t}$ в секундах (с). Ось ординат — модуль магнитной индукции $\text{B}$ в миллитеслах (мТл).

Выберем масштаб для оси ординат: 1 мТл соответствует 50 пикселям на графике (или 2.5 большим клеткам, если 1 большая клетка = 20 пикселей). Максимальное значение индукции в таблице — 3 мТл.

Отметим на координатной плоскости точки, соответствующие данным из таблицы: (0,5; 0), (1,0; 1), (1,5; 2), (2,0; 3), (2,5; 2), (3,0; 1), (3,5; 0), (4,0; 1).

Соединим последовательно отмеченные точки отрезками прямых. Полученный график представлен ниже.

Ответ: График зависимости B(t) построен на рисунке выше.

в) Определите направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ в точке А, если поменять полярность подключения источника тока.

Если поменять полярность подключения источника тока, направление тока $\text{I}$ в электрической цепи, включая витки катушки, изменится на противоположное.

1. Теперь на ближней к нам стороне катушки ток будет направлен вниз.

2. Снова применим правило правой руки. Обхватывая катушку так, чтобы четыре пальца указывали вниз (по новому направлению тока), мы увидим, что большой палец теперь указывает вправо.

3. Это означает, что правый торец катушки станет северным полюсом (N), а левый — южным (S).

4. Точка А находится у правого торца, который теперь является северным полюсом. Линии магнитной индукции выходят из северного полюса. Следовательно, в точке А вектор магнитной индукции $\vec{B}$ будет направлен от катушки, то есть вправо.

Ответ: При смене полярности источника тока вектор магнитной индукции $\vec{B}$ в точке А будет направлен горизонтально вправо.