Номер 22, страница 164 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

22. Какие силы магнитного взаимодействия возникают при прохождении через два прямолинейных параллельных проводника электрических токов в одном направлении и в противоположных направлениях?

1) проводники притягиваются при любом направлении токов

2) проводники отталкиваются при любом направлении токов

3) проводники притягиваются при одинаковом направлении токов и отталкиваются при противоположном направлении токов

4) проводники отталкиваются при одинаковом направлении токов и притягиваются при противоположном направлении токов

5) магнитное взаимодействие электрических токов в прямолинейных параллельных проводниках отсутствует

Решение

Взаимодействие двух параллельных проводников с током является фундаментальным проявлением магнетизма. Оно объясняется тем, что каждый проводник, по которому течет электрический ток, создает в окружающем пространстве магнитное поле. Это поле, в свою очередь, действует на второй проводник с током с силой, называемой силой Ампера.

Направление этой силы можно определить, последовательно применив два правила:

1. Правило правой руки (или правило буравчика) для определения направления вектора магнитной индукции $\text{B}$, создаваемого током. Если направить большой палец правой руки по направлению тока в проводнике, то согнутые четыре пальца укажут направление линий магнитной индукции.
2. Правило левой руки для определения направления силы Ампера $F_A$. Если расположить левую руку так, чтобы линии магнитной индукции $\text{B}$ входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по току $\text{I}$ во втором проводнике, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на этот проводник.

Рассмотрим два случая:

1. Токи в проводниках сонаправлены (текут в одном направлении).

Пусть ток $I_1$ в первом проводнике и ток $I_2$ во втором проводнике направлены в одну сторону (например, вверх). Проводник 1 создает вокруг себя магнитное поле. Согласно правилу правой руки, в области, где находится проводник 2, вектор магнитной индукции $B_1$ этого поля будет направлен перпендикулярно плоскости, в которой лежат проводники (например, "от нас").

Теперь применим правило левой руки к проводнику 2, находящемуся в поле $B_1$. Линии индукции $B_1$ входят в ладонь, четыре пальца направлены по току $I_2$ (вверх). В этом случае большой палец левой руки будет указывать в сторону проводника 1. Следовательно, проводник 2 притягивается к проводнику 1.

По третьему закону Ньютона, проводник 1 будет притягиваться к проводнику 2 с такой же по модулю силой.

2. Токи в проводниках противонаправлены (текут в противоположных направлениях).

Пусть ток $I_1$ направлен вверх, а ток $I_2$ — вниз. Магнитное поле $B_1$ от первого проводника в месте расположения второго проводника по-прежнему направлено "от нас".

Применим правило левой руки к проводнику 2. Линии индукции $B_1$ входят в ладонь, а четыре пальца направлены по току $I_2$ (вниз). Теперь большой палец левой руки будет указывать в сторону, противоположную проводнику 1. Следовательно, проводник 2 отталкивается от проводника 1.

По третьему закону Ньютона, проводник 1 также будет отталкиваться от проводника 2.

Таким образом, проводники с одинаково направленными токами притягиваются, а с противоположно направленными — отталкиваются. Этот вывод соответствует варианту ответа под номером 3.

Ответ: 3) проводники притягиваются при одинаковом направлении токов и отталкиваются при противоположном направлении токов.