Обсуди с товарищем, страница 207 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Как зависит сила, действующая в данной точке магнитного поля на магнитную стрелку или движущийся заряд, от магнитной индукции в этой точке?

Зависимость силы, действующей на объект в магнитном поле, от магнитной индукции $B$ различна для магнитной стрелки и для движущегося заряда. Рассмотрим оба случая.

Для магнитной стрелки

Магнитная стрелка — это маленький магнит (магнитный диполь), характеризующийся вектором магнитного момента $\vec{p}_m$. В магнитном поле на стрелку действует в первую очередь вращающий момент, а не сила в привычном понимании.

• Вращающий момент ($\tau$): В магнитном поле на стрелку действует вращающий момент, который стремится повернуть ее так, чтобы ее магнитный момент $\vec{p}_m$ был сонаправлен с вектором магнитной индукции $\vec{B}$. Величина этого момента прямо пропорциональна модулю магнитной индукции. Формула для момента силы:

  $\tau = p_m B \sin\theta$

  где $p_m$ — модуль магнитного момента стрелки, $B$ — модуль магнитной индукции, а $\theta$ — угол между векторами $\vec{p}_m$ и $\vec{B}$. Таким образом, ориентирующее действие поля на стрелку усиливается с ростом магнитной индукции.

• Равнодействующая сила ($\vec{F}$):

  • В однородном магнитном поле (где $\vec{B}$ одинаково во всех точках) равнодействующая сила, действующая на стрелку, равна нулю. Силы, действующие на ее северный и южный полюсы, равны по величине и противоположны по направлению, создавая только вращающий момент.
  • В неоднородном магнитном поле (где $\vec{B}$ меняется от точки к точке) на стрелку действует ненулевая равнодействующая сила, которая втягивает ее в область более сильного поля. Эта сила зависит не только от величины $B$, но и от ее градиента (скорости изменения в пространстве).

Ответ: Ориентирующий вращающий момент, действующий на магнитную стрелку, прямо пропорционален магнитной индукции. Равнодействующая сила в однородном поле равна нулю, а в неоднородном поле ее зависимость от магнитной индукции более сложная и определяется градиентом поля.

Для движущегося заряда

Сила, действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном поле, называется силой Лоренца. Ее зависимость от магнитной индукции однозначна.

Модуль силы Лоренца ($F_Л$) определяется формулой:

$F_Л = |q|vB\sin\alpha$

где:

• $|q|$ — модуль электрического заряда;
• $v$ — скорость движения заряда;
• $B$ — модуль вектора магнитной индукции;
• $\alpha$ — угол между вектором скорости $\vec{v}$ и вектором магнитной индукции $\vec{B}$.

Из этой формулы следует, что при неизменных значениях заряда, его скорости и угла $\alpha$, сила Лоренца прямо пропорциональна модулю магнитной индукции $B$. Если увеличить магнитную индукцию в 2 раза, сила, действующая на заряд, также увеличится в 2 раза.

Ответ: Сила, действующая на движущийся заряд в магнитном поле (сила Лоренца), прямо пропорциональна магнитной индукции в данной точке.