Номер 21, страница 164 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

21. На рисунке И5 представлена фотография экспериментальной установки для обнаружения действия магнитного поля на проводник с током. При включении тока проволочная рамка отклонилась в направлении к наблюдателю. Какое направление имел ток в горизонтальном участке проводника? (Синим цветом окрашен северный полюс магнита.)

Рис. И5

1) ток имел направление слева направо

2) ток имел направление справа налево

3) отклонение проводника не зависит от направления тока в нём

Решение

Для определения направления тока в проводнике воспользуемся правилом левой руки. Это правило связывает направление силы Ампера ($\vec{F_A}$), действующей на проводник с током в магнитном поле, с направлением тока ($\text{I}$) и направлением вектора магнитной индукции ($\vec{B}$).

Правило левой руки гласит: Если расположить левую руку так, чтобы линии магнитной индукции ($\vec{B}$) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока ($\text{I}$), то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы Ампера ($\vec{F_A}$).

Применим это правило к нашей задаче:

1. Направление магнитного поля ($\vec{B}$): По условию, синим цветом окрашен северный полюс магнита (N), а красным, следовательно, — южный (S). Линии магнитной индукции направлены от северного полюса к южному. Таким образом, в области, где находится горизонтальный участок проводника, вектор $\vec{B}$ направлен вертикально вниз.

2. Направление силы Ампера ($\vec{F_A}$): По условию, проволочная рамка отклонилась в направлении к наблюдателю. Следовательно, сила Ампера $\vec{F_A}$ направлена на нас (перпендикулярно плоскости рисунка).

3. Определение направления тока ($\text{I}$): Расположим левую руку согласно правилу. Чтобы линии поля $\vec{B}$, направленные вниз, входили в ладонь, нужно повернуть ладонь вверх. Теперь направим отогнутый большой палец (направление силы $\vec{F_A}$) на себя, то есть к наблюдателю. В таком положении четыре вытянутых пальца укажут направление тока. Они будут направлены справа налево.

Таким образом, ток в горизонтальном участке проводника имел направление справа налево.

Вариант 3) является неверным, так как направление силы Ампера, а следовательно и отклонение проводника, напрямую зависит от направления тока. При изменении направления тока на противоположное, сила Ампера также изменит свое направление на противоположное ($F_A = IBL\sin\alpha$).

Ответ: 2) ток имел направление справа налево.