Вариант 6, страница 92 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-11. Электромагнитные явления - страница 92.

Условие.

Вариант 6

1. Что называют магнитными аномалиями? Как можно их обнаружить с помощью магнитной стрелки?

2. На проводник длиной 30 см, расположенный перпендикулярно линиям магнитной индукции, действует сила 0,6 Н. Найдите силу тока в проводнике, если индукция магнитного поля равна 0,4 Тл.

3. Параллельные провода, по которым идут токи в одном направлении, притягиваются. Объясните это, применяя правило буравчика и правило левой руки. Сделайте пояснительный чертёж.

Решение.

1. Что называют магнитными аномалиями? Как можно их обнаружить с помощью магнитной стрелки?

Магнитными аномалиями называют области на земной поверхности, в которых магнитное поле Земли существенно отличается от нормального значения для данной широты. Причиной таких аномалий обычно являются крупные залежи полезных ископаемых с сильными магнитными свойствами (например, железной руды, магнетита) в земной коре.

Обнаружить магнитную аномалию с помощью магнитной стрелки (компаса) можно по её поведению. В обычном месте магнитная стрелка устанавливается вдоль силовых линий магнитного поля Земли, указывая на северный и южный магнитные полюсы. В области магнитной аномалии, где собственное сильное магнитное поле залежей искажает поле Земли, стрелка компаса будет отклоняться от своего нормального положения. Она может указывать в сторону, сильно отличающуюся от севера, или её показания могут хаотично меняться при перемещении по аномальной зоне. Таким образом, по аномальному поведению магнитной стрелки можно судить о наличии магнитной аномалии.

Ответ: Магнитные аномалии — это области с искаженным магнитным полем Земли, вызванные залежами магнитных руд. Их можно обнаружить с помощью магнитной стрелки, которая в таких местах будет отклоняться от нормального направления север-юг.

2. На проводник длиной 30 см, расположенный перпендикулярно линиям магнитной индукции, действует сила 0,6 Н. Найдите силу тока в проводнике, если индукция магнитного поля равна 0,4 Тл.

Дано:
Длина проводника, $l = 30$ см
Сила Ампера, $F_A = 0,6$ Н
Магнитная индукция, $B = 0,4$ Тл
Угол между проводником и линиями индукции, $\alpha = 90^\circ$
Перевод в систему СИ:
$l = 30 \text{ см} = 0,3 \text{ м}$

Найти:

Силу тока, $\text{I}$ - ?

Решение

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, которая определяется по формуле:
$F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$
где $\text{I}$ — сила тока, $\text{B}$ — индукция магнитного поля, $\text{l}$ — длина активной части проводника, $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.
По условию задачи, проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции, следовательно, угол $\alpha = 90^\circ$, а $\sin(90^\circ) = 1$. Формула упрощается:
$F_A = I \cdot B \cdot l$
Выразим из этой формулы силу тока $\text{I}$:
$I = \frac{F_A}{B \cdot l}$
Подставим числовые значения:
$I = \frac{0,6 \text{ Н}}{0,4 \text{ Тл} \cdot 0,3 \text{ м}} = \frac{0,6}{0,12} = 5 \text{ А}$

Ответ: сила тока в проводнике равна 5 А.

3. Параллельные провода, по которым идут токи в одном направлении, притягиваются. Объясните это, применяя правило буравчика и правило левой руки. Сделайте пояснительный чертёж.

Рассмотрим два параллельных проводника, по которым текут токи $I_1$ и $I_2$ в одном направлении. Каждый проводник с током создает вокруг себя магнитное поле и одновременно испытывает на себе действие магнитного поля, созданного другим проводником.

1. Определим магнитное поле, создаваемое первым проводником. Вокруг первого проводника с током $I_1$ возникает магнитное поле. Согласно правилу буравчика (или правилу правой руки), линии индукции этого поля ($B_1$) представляют собой концентрические окружности. Направление вектора магнитной индукции $B_1$ в любой точке определяется направлением вращения рукоятки буравчика, если его поступательное движение совпадает с направлением тока $I_1$.

2. Определим силу, действующую на второй проводник. Второй проводник с током $I_2$ находится в магнитном поле $B_1$, созданном первым проводником. На него действует сила Ампера $F_{12}$. Направление этой силы можно определить по правилу левой руки. Расположим левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $B_1$ входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по току $I_2$. Тогда отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы $F_{12}$. Эта сила будет направлена к первому проводнику.

3. Определим силу, действующую на первый проводник. Аналогично, первый проводник с током $I_1$ находится в магнитном поле $B_2$, созданном вторым проводником. По правилу буравчика определяем направление поля $B_2$. Затем по правилу левой руки находим направление силы Ампера $F_{21}$, действующей на первый проводник. Эта сила оказывается направленной ко второму проводнику.

Таким образом, силы, действующие на проводники, направлены навстречу друг другу, что означает, что проводники притягиваются.

Пояснительный чертёж:

На чертеже показано сечение двух параллельных проводников. Токи $I_1$ и $I_2$ направлены из плоскости чертежа на наблюдателя (обозначены точками).
- Синими линиями показано магнитное поле $B_1$, создаваемое током $I_1$. В месте расположения второго проводника вектор $B_1$ направлен вниз.
- Зелёными линиями показано магнитное поле $B_2$, создаваемое током $I_2$. В месте расположения первого проводника вектор $B_2$ направлен вверх.
- Красными стрелками показаны силы Ампера: $F_{12}$ (действующая на второй проводник) и $F_{21}$ (действующая на первый проводник). Силы направлены друг к другу, что означает притяжение.

Ответ: Каждый проводник создает магнитное поле, которое действует на другой проводник с силой Ампера. Применение правила буравчика для определения направления магнитного поля и правила левой руки для определения направления силы Ампера показывает, что силы, действующие на проводники с сонаправленными токами, направлены навстречу друг другу, то есть проводники притягиваются.