Номер 3, страница 191 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

3. Прямолинейный проводник длиной $l = 50\text{ см}$ расположен перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля (рис. 166). Сила тока в проводнике $I = 2,0\text{ А}$. На проводник со стороны магнитного поля действует сила, модуль которой $F = 0,40\text{ Н}$. Определите модуль и направление индукции магнитного поля.

Рис. 166

Дано:

длина проводника $l = 50$ см,
сила тока $I = 2,0$ А,
сила Ампера $F = 0,40$ Н,
угол между проводником и линиями индукции $\alpha = 90^\circ$.

$l = 50 \text{ см} = 0,5 \text{ м}$

Найти:

модуль индукции магнитного поля $B$ — ?,
направление индукции магнитного поля.

Решение:

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера. Модуль этой силы определяется по формуле:
$F = I B l \sin\alpha$,
где $I$ — сила тока в проводнике, $B$ — модуль индукции магнитного поля, $l$ — длина активной части проводника, находящейся в поле, $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

По условию задачи, проводник расположен перпендикулярно линиям индукции, следовательно, угол $\alpha = 90^\circ$. Так как $\sin(90^\circ) = 1$, формула для модуля силы Ампера упрощается:
$F = I B l$.

Выразим из этой формулы модуль магнитной индукции $B$:
$B = \frac{F}{I l}$.

Подставим числовые значения из условия задачи и произведем вычисления:
$B = \frac{0,40 \text{ Н}}{2,0 \text{ А} \cdot 0,5 \text{ м}} = \frac{0,40}{1,0} \text{ Тл} = 0,40 \text{ Тл}$.

Направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ определим по правилу левой руки. Согласно этому правилу, если левую руку расположить так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике ($I$), а отогнутый на 90° большой палец указывал направление действующей на проводник силы Ампера ($\vec{F}$), то линии магнитной индукции ($\vec{B}$) будут входить в ладонь.

В нашем случае, как показано на рисунке 166, сила тока $I$ направлена вниз, а сила Ампера $\vec{F}$ — вправо. Расположив левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены вниз, а большой палец — вправо, мы видим, что ладонь обращена к нам. Это означает, что вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен перпендикулярно плоскости рисунка на нас (от наблюдателя).

Ответ:модуль индукции магнитного поля равен $0,40$ Тл, направление вектора индукции — перпендикулярно плоскости рисунка, к наблюдателю.