Знакомство с техническими объектами, страница 88 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Магнитное поле. Параграф 14. Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Вопросы - страница 88.

Условие.

Знакомство с техническими объектами

Единицу силы тока — ампер — воспроизводят с помощью токовых весов, изготовленных из немагнитных материалов, например из алюминия, и представляющих собой рычажные равноплечие весы (рис. 86). Подвижная катушка 1, подвешенная к одной чашке весов, уравновешивается грузом, положенным на другую чашку 3, и входит в неподвижную катушку 2. При прохождении по этим катушкам постоянного тока подвижная катушка опускается. Для компенсации силы взаимодействия токов на чашку весов с грузом 3 кладут дополнительный груз. Расчёты, учитывающие зависимость силы Ампера от формы, размеров, взаимного расположения катушек, диаметра сечения проводов, позволяют по массе добавленного груза определить силу тока, проходящего по катушкам.

Какая сила уравновешивается силой тяжести дополнительного груза?

Решение.

Решение

В исходном состоянии равноплечие весы находятся в равновесии: подвижная катушка 1 уравновешена грузом на чашке 3.

При пропускании постоянного тока через катушки 1 и 2 между ними возникает сила магнитного взаимодействия (сила Ампера). Согласно тексту, «подвижная катушка опускается», следовательно, эта сила направлена вертикально вниз. Обозначим её как $F_A$.

Для восстановления равновесия весов на чашку 3 кладут дополнительный груз. Этот груз создает дополнительную силу тяжести $F_{тяж.доп}$, направленную вниз.

Чтобы весы снова пришли в равновесие, дополнительная сила, действующая на левую чашку (сила Ампера $F_A$), должна быть скомпенсирована дополнительной силой, действующей на правую чашку (сила тяжести дополнительного груза $F_{тяж.доп}$). Так как весы равноплечие, модули этих сил должны быть равны:

$F_A = F_{тяж.доп}$

Таким образом, сила тяжести дополнительного груза уравновешивает силу взаимодействия токов, то есть силу Ампера.

Ответ: Силой тяжести дополнительного груза уравновешивается сила взаимодействия токов (сила Ампера), возникающая между подвижной и неподвижной катушками при прохождении по ним электрического тока.