Номер 3, страница 238 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

3. Расскажите об опыте, изображённом на рисунке 172.

На рисунке 172, предположительно из учебника физики, изображен опыт, демонстрирующий действие магнитного поля на проводник с током. Этот опыт является фундаментальной демонстрацией силы Ампера.

Цель опыта:

Показать, что на проводник, по которому протекает электрический ток и который помещен в магнитное поле, действует сила. Также целью является исследование зависимости направления этой силы от направления тока и направления магнитного поля.

Описание установки и хода опыта:

Установка состоит из следующих элементов: источник тока, подковообразный магнит для создания сильного магнитного поля, подвижный прямой проводник, подвешенный на гибких проводах и расположенный между полюсами магнита, а также ключ для замыкания и размыкания электрической цепи.

Ход опыта заключается в следующем. Проводник размещают в магнитном поле так, чтобы он был перпендикулярен линиям магнитной индукции. Изначально, при разомкнутом ключе, ток в цепи отсутствует, и проводник находится в состоянии покоя. При замыкании ключа по проводнику начинает течь электрический ток. В этот момент наблюдается, что проводник приходит в движение — он либо втягивается в пространство между полюсами магнита, либо выталкивается из него.

Выводы из опыта:

Движение проводника доказывает, что со стороны магнитного поля на него действует сила, которая называется силой Ампера. Направление этой силы зависит от двух факторов: направления тока в проводнике и направления линий магнитного поля.

Если изменить полярность подключения источника тока, то направление тока в проводнике изменится на противоположное, и проводник начнет двигаться в обратную сторону. Аналогично, если поменять местами полюса магнита (перевернуть его), направление магнитного поля изменится на противоположное, что также приведет к изменению направления движения проводника на обратное. Сила Ампера максимальна, когда проводник перпендикулярен линиям магнитного поля, и равна нулю, если проводник расположен параллельно им.

Для определения направления силы Ампера ($F_A$) используется правило левой руки: если расположить левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, а линии магнитной индукции ($B$) входили в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление действующей на проводник силы.

Величина силы Ампера рассчитывается по формуле: $F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin\alpha$ где $I$ — сила тока в проводнике, $B$ — индукция магнитного поля, $l$ — длина активной части проводника, находящейся в поле, а $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

Данное явление лежит в основе работы электродвигателей, в которых сила Ампера заставляет вращаться рамку с током в магнитном поле.

Ответ: Опыт демонстрирует возникновение силы (силы Ампера), действующей на проводник с током в магнитном поле. Направление этой силы зависит от направления тока в проводнике и от направления магнитного поля, и определяется по правилу левой руки.