Номер 1, страница 170 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Нарисуйте силы, которые действуют на магнитную стрелку, помещённую в однородное магнитное поле. Как будет двигаться стрелка?

Магнитная стрелка представляет собой постоянный магнит, то есть магнитный диполь, имеющий два полюса: северный (N) и южный (S). Когда такая стрелка помещается в однородное магнитное поле с индукцией $\vec{B}$, на каждый её полюс начинает действовать сила со стороны поля.

На северный полюс (N) действует сила $\vec{F}_N$, направленная вдоль линий магнитной индукции $\vec{B}$.

На южный полюс (S) действует сила $\vec{F}_S$, направленная в противоположную сторону по отношению к линиям магнитной индукции $\vec{B}$.

Поскольку поле однородное, эти силы равны по модулю, но противоположны по направлению: $|\vec{F}_N| = |\vec{F}_S|$. Таким образом, их векторная сумма (равнодействующая сила) равна нулю: $\vec{F}_{рез} = \vec{F}_N + \vec{F}_S = 0$.

Силы, действующие на стрелку, показаны на рисунке ниже:

Поскольку равнодействующая сила равна нулю, стрелка не будет совершать поступательного движения. Однако пара сил $\vec{F}_N$ и $\vec{F}_S$ создает вращающий момент (момент сил) $\vec{M}$, который стремится повернуть стрелку. Этот момент максимален, когда ось стрелки перпендикулярна линиям поля, и равен нулю, когда ось стрелки параллельна им.

Под действием этого вращающего момента стрелка будет поворачиваться вокруг своего центра до тех пор, пока не займет положение устойчивого равновесия. Это произойдет, когда ось стрелки расположится вдоль линий магнитной индукции $\vec{B}$, при этом её северный полюс (N) будет указывать направление поля.

Таким образом, движение стрелки будет вращательным. В реальных условиях из-за инерции стрелка совершит несколько затухающих колебаний вокруг положения равновесия и в итоге остановится, сориентировавшись по направлению магнитного поля.

Ответ: На полюсы магнитной стрелки в однородном магнитном поле действуют две равные по модулю и противоположные по направлению силы. Эта пара сил создает вращающий момент, под действием которого стрелка будет поворачиваться (совершать вращательное движение) до тех пор, пока её ось не установится вдоль линий магнитного поля. Поступательного движения у стрелки не будет.