Номер 2, страница 148 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тренировочный тест № 8 «Электромагнитные явления» - номер 2, страница 148.

Условие.

2. Проводят опыт (см. рис.), в начале которого проводник $\text{AB}$ располагают перпендикулярно линиям магнитного поля Земли, а ключ в цепи находится в разомкнутом состоянии. Под проводником $\text{AB}$ на подставке располагают магнитную стрелку. Когда стрелка замирает в определённом положении (начальное направление стрелки скрыто), ключ замыкают. Как при этом повернётся магнитная стрелка вокруг своей оси из начального положения?

Используя рисунок, выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Укажите их номера.

1) Может повернуться на $180^\circ$ и принять положение, параллельное проводнику.

2) Может повернуться на $180^\circ$ и принять положение, перпендикулярное проводнику.

3) Может повернуться на $90^\circ$ и принять положение, параллельное проводнику.

4) Может повернуться на $90^\circ$ и принять положение, перпендикулярное проводнику.

5) Может остаться неподвижной.

Ответ:

Решение.

Решение

Согласно условию задачи, в начале опыта проводник AB располагают перпендикулярно линиям магнитного поля Земли. Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли направлена примерно с географического юга на север. Следовательно, проводник AB расположен горизонтально в направлении запад-восток.

Магнитная стрелка, расположенная под проводником, до замыкания цепи (когда ток отсутствует) ориентируется вдоль силовых линий магнитного поля Земли, то есть указывает направление север-юг. Таким образом, в начальном состоянии проводник AB (запад-восток) и магнитная стрелка (север-юг) перпендикулярны друг другу.

При замыкании ключа по проводнику AB начинает течь электрический ток. Проводник с током создает вокруг себя собственное магнитное поле, которое было открыто в опыте Эрстеда. Направление вектора магнитной индукции этого поля ($B_{проводника}$) можно определить по правилу правой руки. Линии индукции магнитного поля прямого проводника с током представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскостях, перпендикулярных проводнику.

Так как проводник расположен горизонтально в направлении запад-восток, то в точке, где находится стрелка (под проводником), вектор магнитной индукции $B_{проводника}$ будет направлен горизонтально и перпендикулярно самому проводнику. Это означает, что поле $B_{проводника}$ будет направлено либо на север, либо на юг, в зависимости от направления тока в проводнике AB.

В результате на магнитную стрелку действуют два коллинеарных (направленных вдоль одной прямой) магнитных поля:

1. Магнитное поле Земли ($B_{Земли}$), направленное на север.

2. Магнитное поле тока в проводнике ($B_{проводника}$), направленное либо на север, либо на юг.

Магнитная стрелка установится по направлению результирующего вектора магнитной индукции $B_{рез} = B_{Земли} + B_{проводника}$. Рассмотрим возможные варианты.

Вариант 1: Направление тока таково, что создаваемое им магнитное поле $B_{проводника}$ направлено на север, то есть совпадает по направлению с полем Земли $B_{Земли}$. В этом случае результирующее поле $B_{рез}$ также будет направлено на север. Магнитная стрелка не изменит своего положения. Следовательно, она может остаться неподвижной. Это соответствует утверждению 5.

Вариант 2: Направление тока таково, что создаваемое им поле $B_{проводника}$ направлено на юг, то есть противоположно полю Земли $B_{Земли}$.

- Если величина поля проводника меньше или равна величине поля Земли ($|B_{проводника}| \le |B_{Земли}|$), то результирующее поле $B_{рез}$ будет направлено на север (или равно нулю). Стрелка в этом случае останется в прежнем положении.

- Если величина поля проводника больше величины поля Земли ($|B_{проводника}| > |B_{Земли}|$), то результирующее поле $B_{рез}$ будет направлено на юг. В этом случае магнитная стрелка повернется на 180°, чтобы установиться по направлению нового поля. Поскольку её начальное положение (север-юг) было перпендикулярно проводнику (запад-восток), то и её конечное положение (юг-север) также будет перпендикулярно проводнику. Это соответствует утверждению 2. Наличие реостата в цепи позволяет регулировать силу тока и, следовательно, величину поля $B_{проводника}$, делая такой исход возможным.

Таким образом, верными являются два утверждения: стрелка может повернуться на 180° и принять положение, перпендикулярное проводнику, или может остаться неподвижной.

Ответ: 25