Номер 710, страница 111 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитные явления. Магнитное поле проводников с током и постоянных магнитов. Магнитные линии - номер 710, страница 111.

Условие.

710. Как будет расположена магнитная стрелка в опыте Эрстеда, если её поместить:

а) над проводом;

б) под проводом;

в) на одной высоте с проводом (справа или слева от него)?

Ответы сопроводите рисунками. Можно ли выполнить опыт Эрстеда под колоколом воздушного насоса при большом разрежении воздуха?

Решение.

Для определения направления силовых линий магнитного поля, создаваемого проводником с током, воспользуемся правилом правой руки (также известным как правило буравчика). Согласно этому правилу, если обхватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, то согнутые пальцы укажут направление линий магнитной индукции. Эти линии представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику.

Для решения задачи представим, что прямой проводник расположен перпендикулярно плоскости нашего взгляда, и ток $\text{I}$ в нем течет по направлению к наблюдателю (на рисунках это обозначено точкой в центре). В этом случае, согласно правилу правой руки, линии магнитного поля будут направлены против часовой стрелки.

а) над проводом

Если магнитную стрелку поместить над проводом, то в этой точке вектор магнитной индукции будет направлен горизонтально влево, по касательной к силовой линии. Северный полюс магнитной стрелки (обозначен красным цветом и буквой N) сориентируется по направлению этого вектора.

Ответ: Магнитная стрелка расположится перпендикулярно проводу, её северный полюс будет указывать влево (если ток в проводе направлен на наблюдателя).

б) под проводом

Если магнитную стрелку поместить под проводом, то вектор магнитной индукции в этой точке будет направлен горизонтально вправо. Северный полюс магнитной стрелки укажет вправо.

Ответ: Магнитная стрелка расположится перпендикулярно проводу, её северный полюс будет указывать вправо.

в) на одной высоте с проводом (справа или слева от него)

Если поместить магнитную стрелку на одной высоте с проводом, то силовые линии магнитного поля будут направлены вертикально.

Справа от провода: вектор магнитной индукции направлен вертикально вниз. Северный полюс стрелки укажет вниз.

Слева от провода: вектор магнитной индукции направлен вертикально вверх. Северный полюс стрелки укажет вверх.

Этот результат верен, если магнитная стрелка может свободно вращаться в любой плоскости. Если же стрелка может поворачиваться только в горизонтальной плоскости (как в обычном компасе), то она не будет отклоняться под действием чисто вертикального магнитного поля.

Ответ: Справа от провода северный полюс стрелки будет указывать вертикально вниз, а слева от провода — вертикально вверх (при условии, что стрелка может свободно вращаться в вертикальной плоскости).

Можно ли выполнить опыт Эрстеда под колоколом воздушного насоса при большом разрежении воздуха?

Да, можно. Магнитное поле, создаваемое электрическим током в проводнике, является фундаментальным свойством движущихся зарядов и не требует какой-либо среды для своего существования и распространения. Оно существует и в вакууме. Соответственно, взаимодействие этого поля с магнитной стрелкой также будет происходить в вакууме. Отсутствие воздуха никак не повлияет на результат опыта.

Ответ: Да, опыт Эрстеда можно выполнить в условиях большого разрежения воздуха (в вакууме), так как для существования и взаимодействия магнитных полей среда не нужна.