Номер 57.2, страница 127 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Электромагнитные явления - номер 57.2, страница 127.

Условие.

Задание 57.2. На рисунке показан прибор, с помощью которого можно продемонстрировать принцип действия электрического двигателя.

а) Укажите направление тока вдоль всей цепи в изображённый на рисунке момент.

б) Укажите направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ между полюсами магнита.

в) Слева от рисунка схематично изобразите рамку с током (вид сверху), линии магнитного поля, направление тока на участках $\text{AB}$ и $\text{CD}$ и силы, приложенные к каждому из этих участков со стороны магнитного поля.

Решение.

а) Укажите направление тока вдоль всей цепи в изображённый на рисунке момент.
Согласно общепринятому правилу, электрический ток в цепи течет от положительного полюса источника («+») к отрицательному («–»). Проследим путь тока по схеме: от положительного полюса источника, через замкнутый ключ, ток подходит к щетке, которая контактирует с полукольцом коллектора под номером 2. От этого полукольца ток направляется к стороне D рамки и далее течет по рамке в последовательности D → C → B → A. От стороны А ток через полукольцо 1 и соответствующую щетку возвращается к отрицательному полюсу источника, замыкая цепь.
Ответ: Ток в цепи направлен от положительного полюса источника к отрицательному; в рамке в данный момент ток течет в направлении D → C → B → A.

б) Укажите направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ между полюсами магнита.
Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ (и линии магнитного поля) в пространстве между полюсами постоянного магнита всегда направлен от северного полюса (N, North) к южному полюсу (S, South).
Ответ: Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен от северного полюса (N) к южному (S), то есть на данном рисунке справа налево.

в) Слева от рисунка схематично изобразите рамку с током (вид сверху), линии магнитного поля, направление тока на участках АВ и CD и силы, приложенные к каждому из этих участков со стороны магнитного поля.
Для определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле (силы Ампера), используется правило левой руки. Изобразим схематически вид сверху на рамку, находящуюся в магнитном поле.
1. На участок AB (левая сторона рамки) ток течет вниз (от точки B к точке A). При виде сверху это направление "от нас", которое условно обозначается знаком ⊗.
2. На участок CD (правая сторона рамки) ток течет вверх (от точки D к точке C). При виде сверху это направление "к нам", которое условно обозначается знаком ⊙.
Применим правило левой руки: расположим левую руку так, чтобы линии вектора магнитной индукции $\vec{B}$ (направленные влево) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по току.
- Для участка AB (ток от нас): отогнутый на 90 градусов большой палец укажет вверх. Сила Ампера $F_A$ направлена вверх.
- Для участка CD (ток к нам): отогнутый на 90 градусов большой палец укажет вниз. Сила Ампера $F_A$ направлена вниз.
Пара этих сил создает вращающий момент, который заставляет рамку вращаться по часовой стрелке (если смотреть сверху).

Ответ: Схематическое изображение представлено выше. На участок AB действует сила Ампера, направленная вверх (на схеме), а на участок CD — сила, направленная вниз (на схеме). Эти силы создают вращающий момент, который поворачивает рамку по часовой стрелке.