Номер 782, страница 122 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитные явления. Действие магнитного поля на проводник с током. Правило левой руки. Индукция магнитного поля. Электрический двигатель - номер 782, страница 122.

Условие.

782. По жёсткой проволочной рамке, которая может свободно поворачиваться вокруг оси $O_1O_2$, проходит электрический ток в направлении АБВГ (рис. 177). Определите направления сил, действующих на рамку на участках АБ, БВ и ВГ. Как движется рамка?

Рис. 177

Решение.

Решение

Для определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле (силы Ампера), воспользуемся правилом левой руки. Линии индукции магнитного поля $ \vec{B} $ направлены от северного полюса (N) к южному (S), то есть вправо.

Направление силы, действующей на рамку на участке АБ

На участке АБ ток течет вниз. Расположим левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены по току (вниз), а линии магнитной индукции входили в ладонь (ладонь обращена влево, к полюсу N). Тогда отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера — на нас, перпендикулярно плоскости рисунка.

Ответ: Сила, действующая на участок АБ, направлена перпендикулярно плоскости рисунка, к наблюдателю.

Направление силы, действующей на рамку на участке БВ

На участке БВ ток течет вправо, то есть параллельно линиям магнитной индукции. Сила Ампера определяется формулой $F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$, где $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. В данном случае $\alpha = 0°$, а $\sin(0°) = 0$. Следовательно, сила Ампера на этом участке равна нулю.

Ответ: Сила, действующая на участок БВ, равна нулю.

Направление силы, действующей на рамку на участке ВГ

На участке ВГ ток течет вверх. Расположим левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены по току (вверх), а линии магнитной индукции входили в ладонь (ладонь обращена влево, к полюсу N). Тогда отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера — от нас, перпендикулярно плоскости рисунка.

Ответ: Сила, действующая на участок ВГ, направлена перпендикулярно плоскости рисунка, от наблюдателя.

Как движется рамка?

На вертикальные стороны рамки АБ и ВГ действуют две силы, равные по модулю, но противоположные по направлению. Эти силы создают вращающий момент относительно оси O₁O₂. Под действием этого момента рамка начнет вращаться так, что сторона АБ будет двигаться к нам, а сторона ВГ — от нас. Если смотреть на рамку сверху (со стороны точки O₁), то она будет вращаться против часовой стрелки.

Ответ: Рамка будет вращаться вокруг оси O₁O₂ против часовой стрелки (если смотреть сверху).