Номер 1, страница 95 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Магнитное поле. Параграф 15. Действие магнитного поля на рамку с током. Электродвигатель. Задания и упражнения - номер 1, страница 95.

Условие.

1. Рамка с током находится в однородном магнитном поле постоянного магнита (рис. 96). Изобразите на рисунке силы Ампера, которые действуют на рамку с током. В каком направлении повернётся рамка?

Рис. 96

Решение.

Решение

На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. Направление этой силы определяется по правилу левой руки. Величина силы Ампера для прямого проводника длиной $\text{L}$ определяется формулой: $F_A = I \cdot B \cdot L \cdot \sin\alpha$, где $\text{I}$ - сила тока, $\text{B}$ - индукция магнитного поля, а $\alpha$ - угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

1. Определим направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$. Линии магнитной индукции выходят из северного полюса магнита (N) и входят в южный (S). Следовательно, в пространстве между полюсами вектор $\vec{B}$ направлен горизонтально слева направо.

2. Рассмотрим силы, действующие на вертикальные стороны рамки.

- На левую сторону рамки, где ток $\text{I}$ течет в направлении "от нас" (вглубь рисунка), действует сила Ампера $\vec{F}_{A1}$. Применим правило левой руки: расположим левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца были направлены по току (от нас), а вектор магнитной индукции $\vec{B}$ (слева направо) входил в ладонь. Тогда отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера — вниз.

- На правую сторону рамки, где ток $\text{I}$ течет в направлении "к нам" (из плоскости рисунка), действует сила Ампера $\vec{F}_{A2}$. Применим правило левой руки: расположим левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены по току (к нам), а вектор $\vec{B}$ входил в ладонь. Тогда большой палец укажет направление силы Ампера — вверх.

3. Силы, действующие на верхнюю и нижнюю горизонтальные стороны рамки, направлены вдоль оси вращения в противоположные стороны и компенсируют друг друга (или равны нулю, если эти участки параллельны полю), поэтому они не создают вращающего момента.

4. Пара сил $\vec{F}_{A1}$ (вниз) и $\vec{F}_{A2}$ (вверх), приложенных к разным сторонам рамки, создает вращающий момент. Под действием этого момента рамка начнет поворачиваться вокруг своей оси (показана штрихпунктирной линией) так, что левая сторона будет опускаться, а правая — подниматься.

Таким образом, рамка повернется против часовой стрелки, если смотреть на нее спереди (со стороны подводящих проводов).

Ответ: Сила Ампера, действующая на левую сторону рамки, направлена вниз. Сила Ампера, действующая на правую сторону рамки, направлена вверх. Рамка повернется против часовой стрелки.