Номер 3, страница 180 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

3. Какой опыт доказывает, что магнитное поле действует только на движущиеся заряды?

Решение

Опыт, который доказывает, что магнитное поле действует только на движущиеся заряды, — это эксперимент по наблюдению действия силы Ампера на проводник с током.

Эксперимент проводится в два этапа:

1. Гибкий проводник, содержащий свободные электрические заряды, подвешивают в сильном магнитном поле (например, между полюсами подковообразного магнита). К проводнику не подключают источник тока. В этом случае мы наблюдаем, что проводник остается в покое. Это происходит потому, что хотя в проводнике и есть свободные заряды, нет их упорядоченного движения (электрического тока), их результирующая скорость равна нулю.

2. Далее к концам этого же проводника подключают источник тока. В проводнике возникает электрический ток — упорядоченное движение зарядов. В тот же момент мы наблюдаем, что проводник приходит в движение: он либо втягивается в зазор между полюсами магнита, либо выталкивается из него. Появление этой силы (силы Ампера) доказывает, что магнитное поле взаимодействует с зарядами только тогда, когда они движутся.

Сравнение этих двух наблюдений позволяет сделать однозначный вывод: магнитное поле оказывает силовое воздействие исключительно на движущиеся электрические заряды.

Теоретически это явление описывается силой Лоренца. Сила, действующая на заряд $q$, движущийся со скоростью $v$ в магнитном поле с индукцией $B$, вычисляется по формуле: $ F_Л = |q|vB\sin\alpha $, где $\alpha$ — это угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Из данной формулы прямо следует, что если скорость заряда равна нулю ($v = 0$), то и сила Лоренца также равна нулю ($F_Л = 0$). Описанный выше эксперимент является наглядной демонстрацией этого фундаментального принципа.

Ответ: Опыт с проводником в магнитном поле. Когда по проводнику не течет ток (заряды макроскопически неподвижны), сила со стороны магнитного поля на него не действует. Когда по проводнику пропускают ток (заряды движутся упорядоченно), на проводник начинает действовать сила Ампера, которая заставляет его двигаться. Это доказывает, что магнитное поле действует только на движущиеся заряды.