Э/м Индукция — Задание 21 ЕГЭ по физике №00010608

Дано:

прямолинейный проводник с током (направление — вниз) и квадратная проводящая рамка лежат в плоскости, перпендикулярной вектору $\vec{B}$; $B$ увеличивается; рамка находится справа от проводника.

Найти:

направление силы, действующей на рамку.

Решение:

Шаг 1. Изменение магнитного потока.

Вектор $\vec{B}$ направлен от нас (перпендикулярно плоскости рамки). При увеличении $B$ магнитный поток через рамку увеличивается: $$\Phi = B \cdot S \cdot \cos\alpha, \quad \alpha = 0, \quad \Phi = BS \uparrow$$

Шаг 2. Индукционный ток (правило Ленца).

По правилу Ленца индукционный ток в рамке создаёт магнитное поле $\vec{B}_{\text{инд}}$, направленное к нам (противодействуя возрастанию потока). По правилу правой руки ток в рамке течёт против часовой стрелки (если смотреть на нас).

Шаг 3. Магнитное поле прямолинейного проводника.

Ток в прямолинейном проводнике направлен вниз. По правилу правой руки магнитное поле проводника в области рамки направлено к нам (в той части рамки, которая ближе к проводнику, то есть на левой стороне рамки).

Шаг 4. Сила Ампера на стороны рамки.

На горизонтальные стороны рамки (верхнюю и нижнюю) силы Ампера направлены в противоположные стороны и уравновешивают друг друга, поскольку они находятся на одинаковом расстоянии от проводника. На вертикальные стороны рамки силы различны: левая сторона рамки ближе к проводнику, магнитное поле там сильнее, поэтому сила Ампера на левую сторону больше. По правилу левой руки (ток вверх, поле к нам) сила на левую сторону направлена влево. Суммарная результирующая сила направлена влево — в сторону проводника.