Вопросы, страница 82 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Вопросы

1. От чего зависит направление силы, действующей на проводник в магнитном поле?

2. По какому правилу можно определить направление вектора силы Ампера на проводник с током в магнитном поле?

3. При каком расположении проводника с током магнитное поле не действует на проводник?

4. От чего зависит модуль силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

1. От чего зависит направление силы, действующей на проводник в магнитном поле?

Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле (силы Ампера), определяется как направление векторного произведения. Формула для элементарной силы Ампера: $d\vec{F}_A = I(d\vec{l} \times \vec{B})$, где $\text{I}$ — сила тока, $d\vec{l}$ — вектор элемента длины проводника, направленный по току, а $\vec{B}$ — вектор магнитной индукции. Из этой формулы видно, что направление силы $\vec{F}_A$ зависит от двух взаимно перпендикулярных векторов:

1. От направления тока в проводнике (направления вектора $d\vec{l}$). При изменении направления тока на противоположное, направление силы Ампера также изменяется на противоположное.

2. От направления вектора магнитной индукции $\vec{B}$. При изменении направления магнитного поля на противоположное, направление силы Ампера также изменится на противоположное.

Ответ: Направление силы, действующей на проводник в магнитном поле, зависит от направления тока в этом проводнике и от направления линий магнитной индукции поля.

2. По какому правилу можно определить направление вектора силы Ампера на проводник с током в магнитном поле?

Направление вектора силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле, удобно определять по правилу левой руки.

Формулировка правила: если расположить левую руку так, чтобы линии вектора магнитной индукции ($\vec{B}$) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока ($\text{I}$) в проводнике, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на проводник силы Ампера ($\vec{F}_A$).

Ответ: Направление вектора силы Ампера можно определить по правилу левой руки.

3. При каком расположении проводника с током магнитное поле не действует на проводник?

Модуль силы Ампера, действующей на проводник, рассчитывается по формуле $F_A = I B l \sin\alpha$, где $\alpha$ — это угол между направлением тока в проводнике и вектором магнитной индукции $\vec{B}$.

Магнитное поле не будет действовать на проводник, если сила Ампера равна нулю ($F_A = 0$). Если предположить, что сила тока $\text{I}$, индукция магнитного поля $\text{B}$ и длина проводника $\text{l}$ не равны нулю, то сила может быть равна нулю только в том случае, когда $\sin\alpha = 0$.

Это условие выполняется, когда угол $\alpha$ равен $0^\circ$ или $180^\circ$. Геометрически это означает, что проводник с током расположен параллельно линиям магнитной индукции. При этом направление тока может как совпадать с направлением поля ($\alpha = 0^\circ$), так и быть противоположным ему ($\alpha = 180^\circ$).

Ответ: Магнитное поле не действует на проводник с током, если он расположен параллельно вектору магнитной индукции.

4. От чего зависит модуль силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

Модуль силы Ампера, действующей на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле, определяется по формуле:

$F_A = I B l \sin\alpha$

Из данной формулы видно, что модуль силы зависит от следующих величин:

1. Силы тока $\text{I}$ в проводнике. Зависимость прямо пропорциональная: чем больше сила тока, тем больше сила Ампера.

2. Модуля вектора магнитной индукции $\text{B}$ (силы магнитного поля). Зависимость прямо пропорциональная: чем сильнее магнитное поле, тем больше сила Ампера.

3. Длины активной части проводника $\text{l}$, то есть той его части, которая находится в магнитном поле. Зависимость прямо пропорциональная: чем длиннее эта часть проводника, тем больше действующая на него сила.

4. Угла $\alpha$ между направлением тока в проводнике и направлением вектора магнитной индукции. Сила пропорциональна синусу этого угла. Она максимальна, когда проводник перпендикулярен линиям поля ($\alpha = 90^\circ$, $\sin\alpha = 1$), и равна нулю, когда проводник параллелен им ($\alpha = 0^\circ$ или $\alpha = 180^\circ$, $\sin\alpha = 0$).

Ответ: Модуль силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, зависит от силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины проводника в магнитном поле и угла между направлением тока и вектором магнитной индукции.