Номер 2, страница 170 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. В какой из точек — A, M или N (см. рис. 111) — поворачивающие силы, которые подействуют на магнитную стрелку со стороны поля, будут наибольшими по модулю; наименьшими?

(Поскольку рисунок 111, на который ссылается задача, отсутствует, решение основано на общем представлении о магнитном поле. Будем считать, что на рисунке изображен источник магнитного поля, например, полосовой магнит, а точки A, M и N расположены так, что точка A находится в области самого сильного поля (ближе всего к полюсу), а точка N — в области самого слабого поля (дальше всего от магнита).)

Решение

На магнитную стрелку, помещенную в магнитное поле, действует пара сил, которая создает вращающий момент. Этот момент $M$ стремится повернуть стрелку так, чтобы ее ось совпала с направлением линий магнитной индукции. Величина этого момента (который и представляет собой меру "поворачивающих сил") зависит от силы самого поля и определяется формулой:

$M = p_m B \sin \alpha$

где $p_m$ — это магнитный момент стрелки (величина, характеризующая саму стрелку и являющаяся для нее постоянной), $B$ — это индукция магнитного поля в точке, где находится стрелка, а $\alpha$ — угол между осью стрелки и направлением линий поля.

Вопрос о наибольших и наименьших по модулю поворачивающих силах сводится к поиску точек с наибольшим и наименьшим возможным вращающим моментом. Максимальный вращающий момент в каждой точке достигается, когда стрелка перпендикулярна линиям поля (то есть $\sin \alpha = 1$), и его модуль равен $M_{\text{max}} = p_m B$.

Так как магнитный момент стрелки $p_m$ постоянен, максимальный вращающий момент прямо пропорционален индукции магнитного поля $B$ в данной точке: $M_{\text{max}} \propto B$.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос задачи, необходимо сравнить индукцию магнитного поля в точках A, M и N.

Силу магнитного поля принято изображать графически с помощью линий магнитной индукции. Густота этих линий характеризует силу поля: где линии расположены гуще, там индукция $B$ больше (поле сильнее), а где реже — там индукция $B$ меньше (поле слабее).

...наибольшими по модулю

Поворачивающие силы будут наибольшими по модулю в точке, где индукция магнитного поля максимальна. У любого магнита поле наиболее сильное вблизи его полюсов. Согласно нашему допущению, точка А расположена в области самого сильного поля. Следовательно, именно в этой точке поворачивающие силы будут максимальными.

Ответ: в точке А.

...наименьшими?

Поворачивающие силы будут наименьшими по модулю в точке, где индукция магнитного поля минимальна. Магнитное поле ослабевает по мере удаления от его источника. Согласно нашему допущению, точка N является самой удаленной от магнита. Следовательно, в этой точке поворачивающие силы будут минимальными.

Ответ: в точке N.