Номер 16.13, страница 100 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Электричество и магнетизм. 16. Электромагнитная индукция - номер 16.13, страница 100.

Условие.

16.13** Как изменится ответ в задаче 16.12, если перед складыванием «восьмерки» не перекручивать ее (см. рисунок)?

Решение.

Решение 2.

Решение

Для ответа на вопрос необходимо предположить, о какой величине шла речь в задаче 16.12. Обычно для подобных конфигураций проводников с током рассматривают их суммарный магнитный момент. Будем исходить из того, что в задаче 16.12 требовалось найти именно его.

Магнитный момент контура с током $\text{I}$ и площадью $\text{S}$ является векторной величиной, определяемой формулой $ \vec{p}_m = I\vec{S} $. Направление вектора площади $ \vec{S} $ (и, соответственно, магнитного момента) находится по правилу правой руки: если четыре пальца согнуть по направлению тока в контуре, то отогнутый большой палец укажет направление вектора $ \vec{p}_m $.

В задаче 16.12 рассматривалась «восьмерка», полученная перекручиванием провода. Это означает, что ток в двух петлях течет в противоположных направлениях. Если в верхней петле ток течет против часовой стрелки, то в нижней — по часовой стрелке. Согласно правилу правой руки, магнитный момент верхней петли $ \vec{p}_{m1} $ будет направлен на наблюдателя, а магнитный момент нижней петли $ \vec{p}_{m2} $ — от наблюдателя. При одинаковой площади петель $\text{S}$ модули этих моментов равны: $ |\vec{p}_{m1}| = |\vec{p}_{m2}| = IS $. Так как векторы равны по модулю и противоположны по направлению, их векторная сумма (суммарный магнитный момент контура) равна нулю: $ \vec{p}_{m, \text{общ}} = \vec{p}_{m1} + \vec{p}_{m2} = 0 $. Таким образом, ответ в задаче 16.12, скорее всего, был: суммарный магнитный момент равен нулю.

Теперь рассмотрим ситуацию, описанную в задаче 16.13. «Восьмерка» не перекручена, и, согласно рисунку, ток $\text{I}$ в обеих петлях течет в одном и том же направлении (против часовой стрелки). В этом случае, по правилу правой руки, магнитные моменты обеих петель, $ \vec{p}_{m1} $ и $ \vec{p}_{m2} $, будут сонаправлены (оба направлены на наблюдателя). Суммарный магнитный момент будет равен их векторной сумме. Поскольку векторы сонаправлены, модуль результирующего вектора равен сумме их модулей:

$ p_{m, \text{общ}} = |\vec{p}_{m1} + \vec{p}_{m2}| = IS + IS = 2IS $

Следовательно, ответ изменится: суммарный магнитный момент контура станет отличным от нуля.

Ответ:

Суммарный магнитный момент контура изменится с нуля на ненулевое значение. Его модуль станет равен $2IS$, где $\text{I}$ — сила тока, а $\text{S}$ — площадь одной петли. Контур будет обладать свойствами магнитного диполя.