Магнетизм — Задание 21 ЕГЭ по физике №00003212

Дано:

прямой провод с током $I_1$, кольцевой проводник с током $I_2$ лежат в одной плоскости

Найти:

направление суммарной силы Ампера на кольцо

Решение:

Прямой проводник создаёт неоднородное магнитное поле: чем ближе к проводнику, тем сильнее поле ($B \propto 1/r$). Поле направлено перпендикулярно плоскости. По правилу правой руки определяем направление поля в области кольца: с одной стороны поле «из плоскости», с другой «в плоскость». Выделим характерные точки кольца. Точка 1 (ближайшая к проводу) и точка 3 (дальняя): - В точке 1 поле $B_1$ сильнее, сила Ампера $F_1 = I_2 dL \cdot B_1$ — направлена к проводу (большая). - В точке 3 поле $B_3 \lt B_1$, сила Ампера направлена от провода (меньшая). Точки 2 и 4 (симметричные относительно прямой, проходящей через центр кольца перпендикулярно проводу) находятся на равных расстояниях от провода, силы Ампера в них равны и направлены противоположно — компенсируют друг друга. Итого результирующая: $F_1 \gt F_3$, и суммарная сила направлена к проводнику — кольцо притягивается.