Номер 254, страница 118, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 6. Электромагнитные явления - номер 254, страница 118.

Условие.

254. Как должен быть направлен вектор магнитной индукции, чтобы после того, как замыкают ключ, на металлический стержень начала действовать сила, направленная вверх (рис. 101)? Перенесите рисунок в тетрадь и обозначьте на нём все силы, действующие на металлический стержень.

Рис. 101

Решение.

Решение

1. Как должен быть направлен вектор магнитной индукции?

Для определения направления вектора магнитной индукции $\vec{B}$ воспользуемся правилом левой руки. После замыкания ключа в электрической цепи потечет ток. Согласно условному обозначению источника тока, его положительный полюс обозначен длинной чертой, а отрицательный — короткой. Ток в цепи направлен от «+» к «–». Следовательно, в горизонтальном металлическом стержне ток $\text{I}$ будет направлен справа налево.

По условию задачи, на стержень со стороны магнитного поля действует сила Ампера $\vec{F}_A$, направленная вверх.

Применим правило левой руки. Расположим левую руку таким образом, чтобы четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока в стержне (то есть влево), а отогнутый на 90° большой палец указывал направление силы Ампера (то есть вверх). В таком положении ладонь будет обращена к наблюдателю. Поскольку линии вектора магнитной индукции $\vec{B}$ должны входить в ладонь, они должны быть направлены перпендикулярно плоскости рисунка на нас (от наблюдателя).

Ответ: Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ должен быть направлен перпендикулярно плоскости рисунка на наблюдателя.

2. Какие силы действуют на металлический стержень?

На металлический стержень, по которому протекает ток в магнитном поле, действуют три силы:

1. Сила Ампера ($\vec{F}_A$) — сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током. По условию, она направлена вертикально вверх.

2. Сила тяжести ($m\vec{g}$) — сила притяжения стержня к Земле. Она всегда направлена вертикально вниз и приложена к центру масс стержня.

3. Сила нормальной реакции опоры ($\vec{N}$) — сила, с которой рельсы действуют на стержень. Она направлена вертикально вверх, перпендикулярно поверхности опор.

Ответ: На стержень действуют: сила Ампера (вверх), сила тяжести (вниз) и сила нормальной реакции опоры (вверх).