Номер 6, страница 191 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 33. Сила Лоренца - номер 6, страница 191.

Условие.

6. Определите направление силы Лоренца в следующих трёх случаях (рис. 180).

Рис. 180. Определить направление силы Лоренца

Решение.

Для определения направления силы Лоренца, действующей на движущийся заряд в магнитном поле, используется правило левой руки. Сила Лоренца $\vec{F}_Л$ находится по формуле векторного произведения: $ \vec{F}_Л = q(\vec{v} \times \vec{B}) $, где $\text{q}$ — это заряд частицы, $\vec{v}$ — вектор её скорости, а $\vec{B}$ — вектор магнитной индукции.

Решение

Согласно правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $\vec{B}$ входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по движению положительного заряда (или против движения отрицательного), то отогнутый на 90° большой палец покажет направление действующей силы Лоренца.

Случай 1 (левый рисунок)

В данном случае положительный заряд $+q$ движется со скоростью $\vec{v}$ вправо. Внешнее магнитное поле с индукцией $\vec{B}$ направлено перпендикулярно плоскости рисунка, от наблюдателя (на это указывает знак «+» в кружке).

Применяем правило левой руки: располагаем ладонь так, чтобы вектор $\vec{B}$ входил в нее (ладонь смотрит вверх, от плоскости рисунка). Четыре пальца направляем по вектору скорости $\vec{v}$ (вправо). Тогда большой палец, отогнутый на 90°, будет указывать вверх.

Ответ: Сила Лоренца направлена вверх.

Случай 2 (средний рисунок)

Здесь положительный заряд $+q$ движется со скоростью $\vec{v}$ вверх, параллельно прямому проводнику с током $\text{I}$. Сначала необходимо определить направление магнитного поля, создаваемого током.

По правилу правой руки (правилу буравчика): если обхватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока $\text{I}$ (вверх), то остальные пальцы покажут направление линий вектора магнитной индукции $\vec{B}$. В области справа от проводника, где находится заряд, вектор $\vec{B}$ направлен от наблюдателя, перпендикулярно плоскости рисунка.

Теперь применяем правило левой руки для определения силы Лоренца. Располагаем левую руку так, чтобы вектор $\vec{B}$ входил в ладонь (ладонь должна быть обращена влево), а четыре пальца были направлены по скорости $\vec{v}$ (вверх). Большой палец покажет направление силы — влево, в сторону проводника.

Ответ: Сила Лоренца направлена влево.

Случай 3 (правый рисунок)

Условия аналогичны второму случаю, но заряд частицы отрицательный ($-q$). Магнитное поле $\vec{B}$ от проводника с током $\text{I}$ в точке нахождения заряда по-прежнему направлено от наблюдателя, перпендикулярно плоскости рисунка.

Применяем правило левой руки для отрицательного заряда. Четыре пальца левой руки следует направить в сторону, противоположную вектору скорости $\vec{v}$, то есть вниз. Ладонь располагаем так, чтобы в неё входил вектор $\vec{B}$ (ладонь должна быть обращена влево). В этом случае отогнутый большой палец будет указывать вправо, от проводника.

Альтернативный способ: можно определить направление силы для положительного заряда (влево, как в случае 2) и поменять его на противоположное, так как заряд отрицательный. Результат будет тот же — вправо.

Ответ: Сила Лоренца направлена вправо.