Проводник с током находится в однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,2 Тл. Определите направление и модуль силы Ампера, действующей на проводник (установите соответствие).

Решение:

Для определения направления и модуля силы Ампера, действующей на проводник, воспользуемся правилом левой руки и формулой силы Ампера.

1. Направление силы Ампера: Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки. Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера. В данном случае, магнитное поле направлено от северного полюса (N) к южному (S), то есть слева направо. Ток в проводнике, согласно подключению к батарее (плюс слева, минус справа), направлен от плюса к минусу, то есть от нас. По правилу левой руки, сила Ампера будет направлена вверх, перпендикулярно проводнику и магнитному полю.
2. Модуль силы Ампера: Модуль силы Ампера рассчитывается по формуле: \( F = I \cdot B \cdot l \cdot \sin\alpha \), где:
   • \( F \) — сила Ампера, Н;
   • \( I \) — сила тока в проводнике, А;
   • \( B \) — индукция магнитного поля, Тл;
   • \( l \) — длина проводника, находящегося в магнитном поле, м;
   • \( \alpha \) — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

Исходные данные:

• Индукция магнитного поля: \( B = 0.2 \) Тл.
• Длина проводника в магнитном поле: \( l = 12 \) см = \( 0.12 \) м.
• Сила тока: По амперметру (A) видно, что сила тока составляет \( I = 1 \) А.
• Угол между направлением тока и вектором магнитной индукции: Ток направлен от нас, а магнитное поле — слева направо. Вектор магнитной индукции перпендикулярен направлению тока, поэтому \( \alpha = 90^{\circ} \), и \( \sin 90^{\circ} = 1 \).

Расчет модуля силы Ампера:

Подставим значения в формулу:

\[ F = I \cdot B \cdot l \cdot \sin\alpha \]

\[ F = 1 \text{ А} \cdot 0.2 \text{ Тл} \cdot 0.12 \text{ м} \cdot 1 \]

\[ F = 0.024 \text{ Н} \]

Ответ: Направление силы Ампера — вверх. Модуль силы Ампера — 0.024 Н.