Номер 3, страница 89 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Магнитное поле. Параграф 14. Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Вопросы - номер 3, страница 89.

Условие.

3. Как формулируется закон Ампера в том случае, когда сила Ампера направлена перпендикулярно прямолинейному проводнику с током и вектору магнитной индукции?

Решение.

3. Закон Ампера описывает силу ($ \vec{F}_A $), действующую на проводник с током в магнитном поле. В общем виде он выражается векторной формулой $ \vec{F}_A = I[\vec{l} \times \vec{B}] $, где $\text{I}$ - сила тока, $ \vec{l} $ - вектор, по модулю равный длине проводника и направленный по току, а $ \vec{B} $ - вектор магнитной индукции.

Из определения векторного произведения следует, что результирующий вектор силы Ампера $ \vec{F}_A $ всегда перпендикулярен плоскости, в которой лежат векторы $ \vec{l} $ и $ \vec{B} $. Это означает, что сила Ампера всегда направлена перпендикулярно и проводнику с током, и вектору магнитной индукции. Таким образом, условие, упомянутое в вопросе, является фундаментальным свойством силы Ампера и выполняется всегда, когда эта сила не равна нулю (т.е. когда проводник не параллелен линиям магнитной индукции).

Чаще всего этот вопрос подразумевает рассмотрение частного случая, когда сила Ампера имеет максимальное значение. Это происходит, когда проводник с током расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции. В этом случае угол $ \alpha $ между направлением тока и вектором магнитной индукции равен $ 90^\circ $, а $ \sin(\alpha) = 1 $.

Для этого случая закон Ампера формулируется так: сила, действующая на прямолинейный проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции, прямо пропорциональна силе тока, модулю вектора магнитной индукции и длине активной части проводника. Модуль силы Ампера рассчитывается по формуле:

$ F_A = I \cdot B \cdot l $

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции ($ \vec{B} $) входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока ($ I $) в проводнике, то отогнутый на $ 90^\circ $ большой палец укажет направление действующей на проводник силы Ампера ($ \vec{F}_A $).

Ответ: В случае, когда прямолинейный проводник с током расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции (при этом сила Ампера по определению перпендикулярна и проводнику, и вектору индукции), модуль силы Ампера равен произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции и длины активной части проводника: $ F_A = I \cdot B \cdot l $. Направление силы определяется правилом левой руки.