Номер 14, страница 257 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Домашние экспериментальные задания - номер 14, страница 257.

Условие.

Задание 14

Исследование действия электрического тока на магнитную стрелку

Цель: повторить опыт Эрстеда, используя подручные средства.

Порядок выполнения

1. Подвесьте намагниченную иглу так же, как предложено в задании 13.

2. После затухания колебаний иглы поднесите к ней снизу проводник, расположив его вдоль иглы. Пусть проводник будет ниже иглы примерно на 1 см.

3. На короткое время замкните электрическую цепь. Пронаблюдайте, что при этом произойдёт с иглой.

4. Когда игла (магнитная стрелка) успокоится, проделайте тот же опыт, переменив направление тока на противоположное. Опишите свои наблюдения. Проверьте, выполняется ли правило буравчика: направление силы, действующей на северный полюс самодельной магнитной стрелки должно совпадать с направлением линии индукции магнитного поля, созданного током в проводнике.

Решение.

Это задание представляет собой описание опыта Эрстеда, демонстрирующего связь между электричеством и магнетизмом. Цель — описать ожидаемые результаты эксперимента и проверить их соответствие физическим законам.

Наблюдения по пункту 3

Согласно пунктам 1 и 2, намагниченная игла (магнитная стрелка) подвешивается и после успокоения ориентируется вдоль магнитного меридиана Земли, указывая северным полюсом на север. Под ней, параллельно ей, располагается проводник.

При замыкании электрической цепи по проводнику потечет ток. Вокруг проводника возникнет магнитное поле. Это магнитное поле будет взаимодействовать с магнитной стрелкой и заставит ее отклониться от первоначального положения. Направление отклонения стрелки зависит от направления тока в проводнике.

Предположим, что проводник расположен под магнитной стрелкой, и ток в нем течет от юга к северу. Согласно правилу правой руки (правилу буравчика), вектор магнитной индукции $ \vec{B} $ в точке, где находится стрелка (то есть над проводом), будет направлен на запад. Так как северный полюс магнитной стрелки всегда указывает направление вектора $ \vec{B} $, стрелка отклонится так, что ее северный полюс будет указывать на запад.

Ответ: При замыкании цепи магнитная стрелка отклонится от своего начального положения (Север-Юг). Ее новое положение будет зависеть от направления тока в проводнике.

Наблюдения и проверка правила буравчика по пункту 4

В этом пункте требуется изменить направление тока на противоположное. Если в предыдущем опыте ток шел с юга на север, то теперь он пойдет с севера на юг.

При изменении направления тока на противоположное, направление линий магнитной индукции поля, создаваемого этим током, также изменится на противоположное. Снова применяя правило буравчика для тока, текущего с севера на юг, определим, что над проводником вектор магнитной индукции $ \vec{B} $ будет направлен на восток. Следовательно, северный полюс магнитной стрелки отклонится на восток.

Проверка правила буравчика:

1. Первый случай (ток с юга на север): Если вкручивать буравчик по направлению тока (на север), то направление вращения его рукоятки покажет направление линий магнитной индукции. Над проводом это направление будет на запад. Наблюдение: северный полюс стрелки отклоняется на запад. Правило выполняется.

2. Второй случай (ток с севера на юг): Если вкручивать буравчик по направлению тока (на юг), то направление вращения его рукоятки над проводом будет на восток. Наблюдение: северный полюс стрелки отклоняется на восток. Правило выполняется.

Таким образом, опыт полностью подтверждает правило буравчика. Направление силы, действующей на северный полюс самодельной магнитной стрелки, совпадает с направлением линии индукции магнитного поля, созданного током в проводнике.

Ответ: При изменении направления тока на противоположное, магнитная стрелка отклоняется в противоположную сторону по сравнению с первым опытом. Проверка показывает, что правило буравчика выполняется в обоих случаях: направление отклонения северного полюса стрелки совпадает с направлением линий магнитной индукции, определенным по этому правилу.