Задание, страница 182 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

ЗАДАНИЕ

Через середину листа картона пропустите прямой проводник (например, полоску станиоли). Насыпьте на картон железные опилки или мелко настриженные волосы. Пропустите электрический ток через проводник от батарейки. Слегка постукивая по картону, наблюдайте расположение опилок вокруг проводника.

Поставьте на картон магнитную стрелку (компас), заметьте её расположение. Измените направление тока в проводнике. Меняется ли направление магнитной стрелки? Объясните явление.

Данное задание представляет собой описание классического опыта Эрстеда, демонстрирующего существование магнитного поля вокруг проводника с током и его свойства.

Наблюдение за расположением опилок вокруг проводника

При пропускании электрического тока через прямой проводник, железные опилки, насыпанные на картон, под действием создаваемого магнитного поля намагничиваются и ведут себя как крошечные магнитные стрелки. При легком постукивании, позволяющем им преодолеть трение, они выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля. В результате мы наблюдаем картину из концентрических окружностей, центром которых является проводник. Это наглядно демонстрирует форму магнитного поля прямого тока.

Наблюдение за поведением магнитной стрелки

Когда на картон рядом с проводником с током ставится магнитная стрелка (компас), она ориентируется по касательной к одной из силовых линий магнитного поля. Северный полюс стрелки указывает направление вектора магнитной индукции $ \vec{B} $.

При изменении направления тока в проводнике на противоположное (например, поменяв полярность подключения к батарейке), наблюдается изменение направления магнитной стрелки: она разворачивается ровно на 180°.

Объяснение явления

Данное явление объясняется тем, что движущиеся электрические заряды (электрический ток) создают в окружающем пространстве магнитное поле. Это поле является материальным и действует на другие токи и на намагниченные тела (в данном случае, на железные опилки и магнитную стрелку).

Магнитное поле является векторным, то есть в каждой его точке оно характеризуется не только величиной (модулем), но и направлением. Направление магнитного поля, создаваемого прямым проводником с током, определяется правилом правой руки (также известным как правило буравчика). Правило гласит: если обхватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока ($ I $), то согнутые четыре пальца покажут направление линий магнитной индукции ($ \vec{B} $).

Следовательно, когда мы меняем направление тока на обратное, направление вектора магнитной индукции в каждой точке вокруг проводника также меняется на противоположное. Магнитная стрелка компаса, которая всегда выстраивается вдоль линий поля, реагирует на это изменение и поворачивается на 180°.

Ответ: Да, при изменении направления тока в проводнике направление магнитной стрелки меняется на противоположное (она поворачивается на 180°). Это происходит потому, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле, силовые линии которого представляют собой концентрические окружности. Направление этих линий (и, следовательно, ориентация магнитной стрелки) напрямую зависит от направления тока и определяется по правилу правой руки. Изменение направления тока на противоположное вызывает изменение направления магнитного поля на противоположное.