Номер 4, 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 4, страница 95.

Условие.

4. На рис. 99 изображены сечения двух параллельных прямолинейных проводников и условно показаны направления постоянного тока в каждом из них. Изобразите на рисунке, как направлены векторы сил магнитного взаимодействия этих проводников.

Рис. 99

Решение.

Решение

На рисунке изображены поперечные сечения двух параллельных прямолинейных проводников. Направление тока в них указывается стандартными условными обозначениями:

• Кружок с точкой (•) в центре (слева) означает, что ток течет перпендикулярно плоскости рисунка, направлен на наблюдателя (из-за плоскости).
• Кружок с крестиком (×) в центре (справа) означает, что ток течет перпендикулярно плоскости рисунка, направлен от наблюдателя (за плоскость).

Таким образом, токи в проводниках направлены в противоположные стороны.

Согласно правилу взаимодействия параллельных токов, проводники, по которым текут токи в противоположных направлениях, взаимно отталкиваются. Это означает, что на каждый проводник действует сила, направленная в сторону от другого проводника.

Для более строгого доказательства воспользуемся правилом правой руки для определения направления магнитного поля и правилом левой руки для определения направления силы Ампера.

1. Определим силу, действующую на правый проводник. Левый проводник создает вокруг себя магнитное поле, вектор индукции которого обозначим $ \vec{B}_1 $. По правилу правой руки (большой палец по направлению тока, то есть "на нас"), линии этого магнитного поля представляют собой окружности, направленные против часовой стрелки. В месте расположения правого проводника вектор $ \vec{B}_1 $ направлен вертикально вниз. Теперь применим правило левой руки для правого проводника, по которому течет ток "от нас". Расположим левую руку так, чтобы линии поля $ \vec{B}_1 $ входили в ладонь (ладонь смотрит вверх), а четыре вытянутых пальца были направлены по току (вглубь рисунка). В этом случае отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера $ \vec{F}_{12} $. Эта сила будет направлена вправо.

2. Определим силу, действующую на левый проводник. Правый проводник создает магнитное поле с вектором индукции $ \vec{B}_2 $. По правилу правой руки (большой палец "от нас"), линии этого поля направлены по часовой стрелке. В месте расположения левого проводника вектор $ \vec{B}_2 $ направлен также вертикально вниз. Применим правило левой руки для левого проводника (ток течет "на нас"). Расположим левую руку так, чтобы линии поля $ \vec{B}_2 $ входили в ладонь (ладонь смотрит вверх), а четыре пальца были направлены по току (из рисунка, на нас). Отогнутый большой палец укажет направление силы Ампера $ \vec{F}_{21} $, которая будет направлена влево.

Таким образом, проводники отталкиваются друг от друга. Векторы сил взаимодействия направлены вдоль линии, соединяющей центры проводников, в противоположные стороны друг от друга.

Схематически это выглядит так:

$ \vec{F}_{21} \longleftarrow $ ( • ) ( × ) $ \longrightarrow \vec{F}_{12} $

Ответ: Проводники отталкиваются друг от друга. Вектор силы, действующий на левый проводник, направлен горизонтально влево. Вектор силы, действующий на правый проводник, направлен горизонтально вправо.