Задача 17.2, страница 77 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Задача 17.2. Катушку без тока расположили около компаса так, что плоскости витков провода в ней были параллельны стрелке компаса. При пропускании электрического тока через катушку стрелка компаса повернулась и установилась так, как показано на рисунке 17.13. Определите направление электрического тока в катушке.

Рис. 17.13

Для определения направления электрического тока в катушке необходимо проанализировать взаимодействие магнитного поля, создаваемого этим током, и стрелки компаса.

1. Стрелка компаса является маленьким магнитом, северный полюс которого (на рисунке, предположительно, более тёмный, оранжевый конец стрелки) всегда выстраивается вдоль линий внешнего магнитного поля. В отсутствие других полей, кроме земного, она указывает на север.

2. В условии задачи сказано, что после пропускания тока через катушку, расположенную над компасом, стрелка повернулась и её северный полюс стал указывать на запад (W). Это означает, что в точке, где находится компас, созданное катушкой магнитное поле направлено горизонтально на запад. Сила этого поля значительно превышает горизонтальную составляющую магнитного поля Земли, так как стрелка отклонилась почти на $90^\circ$.

3. Направление магнитного поля, создаваемого катушкой с током, можно определить с помощью правила правой руки (или правила буравчика). Магнитные линии поля катушки представляют собой замкнутые кривые. Внутри катушки они направлены вдоль её оси, а снаружи огибают витки.

Рассмотрим два возможных направления тока в катушке (если смотреть на неё сверху):

• Если ток течет против часовой стрелки: По правилу правой руки, если согнуть пальцы в направлении тока, то большой палец укажет направление магнитного поля внутри катушки. В этом случае поле внутри катушки будет направлено вверх. Это значит, что верхняя сторона катушки является её северным магнитным полюсом, а нижняя (обращенная к компасу) — южным. Магнитные линии поля "входят" в южный полюс. Следовательно, под катушкой, где расположен компас, горизонтальная составляющая поля будет направлена к центру катушки. В точке, находящейся к западу от центра, поле будет направлено на восток. Это противоречит показаниям компаса.

• Если ток течет по часовой стрелке: По правилу правой руки, магнитное поле внутри катушки будет направлено вниз. Это означает, что нижняя сторона катушки является её северным магнитным полюсом, а верхняя — южным. Магнитные линии поля "выходят" из северного полюса. Следовательно, под катушкой поле будет направлено от центра наружу. В точке, находящейся к западу от центра, поле будет направлено на запад. Это в точности соответствует показаниям компаса, северный полюс которого указывает на запад.

Таким образом, ток в катушке течет по часовой стрелке, если смотреть на неё сверху.

Ответ: Электрический ток в катушке течет по часовой стрелке, если смотреть на установку сверху.