Контрольные задания > 4 По длинному прямому проводу протекает постоянный электрический ток (провод расположен перпендикулярно плоскости рисунка, ток течёт «от нас»). Если поместить этот провод между полюсами постоянного магнита, то он, благодаря взаимодействию с магнитным полем, начнёт двигаться вертикально вверх. В какую сторону будет двигаться провод, если направление протекания тока в нём изменить на противоположное? Ответ обоснуйте.
Вопрос:

4 По длинному прямому проводу протекает постоянный электрический ток (провод расположен перпендикулярно плоскости рисунка, ток течёт «от нас»). Если поместить этот провод между полюсами постоянного магнита, то он, благодаря взаимодействию с магнитным полем, начнёт двигаться вертикально вверх. В какую сторону будет двигаться провод, если направление протекания тока в нём изменить на противоположное? Ответ обоснуйте.

Смотреть решения всех заданий с листа

Ответ:

Эта задача связана с правилом левой руки, которое описывает направление силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Правило левой руки:

Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на проводник.

Анализ первой ситуации (из условия):

  • Ток: течёт «от нас» (перпендикулярно плоскости рисунка, от наблюдателя).
  • Магнитное поле: создано магнитом, у которого полюса обозначены как \( S \) (южный) и \( N \) (северный). Линии магнитного поля направлены от северного полюса \( N \) к южному полюсу \( S \) вне магнита. На рисунке видно, что провод находится между полюсами \( N \) и \( S \), причем \( N \) слева, а \( S \) справа. Таким образом, линии магнитного поля направлены слева направо.
  • Движение: провод движется вертикально вверх.

Применение правила левой руки к первой ситуации:

1. Ладонь левой руки обращена к нам (или линии поля входят в ладонь).

  • Линии магнитного поля направлены слева направо (от \( N \) к \( S \)).
  • Пальцы левой руки направлены «от нас» (по направлению тока).

    При таком расположении большой палец отогнут вверх. Это подтверждает, что сила Ампера направлена вверх, и провод движется вверх.

    Теперь рассмотрим вторую ситуацию (из вопроса):

    Нужно определить направление движения провода, если направление тока в нём изменить на противоположное.

    • Ток: изменился на противоположный, то есть теперь течёт «к нам» (перпендикулярно плоскости рисунка, к наблюдателю).
    • Магнитное поле: осталось прежним, направлено слева направо (от \( N \) к \( S \)).

    Применение правила левой руки ко второй ситуации:

    1. Ладонь левой руки обращена к нам (или линии поля входят в ладонь).

    2. Линии магнитного поля направлены слева направо.

    3. Пальцы левой руки теперь направлены «к нам» (по новому направлению тока).

    При таком расположении большой палец отогнут вниз.

    Вывод:

    Если направление тока в проводнике изменить на противоположное, то направление силы Ампера также изменится на противоположное. Следовательно, провод будет двигаться вертикально вниз.

    Обоснование:

    Сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока, индукции магнитного поля и длине проводника, находящейся в поле. Направление силы Ампера определяется правилом левой руки. При изменении направления тока на противоположное, направление силы Ампера также меняется на противоположное, что приводит к изменению направления движения проводника на противоположное.

    Ответ: Провод будет двигаться вертикально вниз.

    • ГДЗ по фото 📸

    Похожие