Магнетизм

Задание №11. Задания из Сборников и Задачников

№2. Задание без номера

ID: 00051603

Ученик положил компас на стол, и стрелка установилась вдоль линии север — юг. Прямо над стрелкой, вдоль неё, он натянул длинный прямой провод и пустил по нему постоянный ток с юга на север. Стрелка отклонилась от направления на север на угол $40^\circ$ .

Затем ученик, не меняя ни силы, ни направления тока, перенёс провод: теперь провод проходит вдоль линии север — юг прямо под стрелкой, на таком же расстоянии от неё, как раньше.

Какой угол образуют направления, которые показывал северный конец стрелки в первом и во втором опытах?

Ответ дайте в градусах.

Источник: Global_EE

Решение

На стрелку действуют сразу два магнитных поля: поле Земли, которое тянет северный конец на север, и поле провода с током. Стрелка встаёт по их совместному действию — поэтому она и отклонилась не поперёк провода, а только на $40^\circ$ .

Линии магнитного поля прямого провода — замкнутые окружности вокруг него. Над проводом и под ним мы оказываемся на противоположных сторонах такой окружности, а там поле направлено в противоположные стороны. Если в первом опыте поле провода у стрелки было направлено, например, на запад, то во втором оно направлено на восток.

Сила тока и расстояние до провода прежние, поэтому поле провода в обоих опытах одинаково сильное, меняется только его направление. Поле Земли тоже не изменилось. Значит, во втором опыте стрелка отклонится от направления на север на те же $40^\circ$ , но в другую сторону.

Угол между двумя положениями северного конца стрелки:

$40^\circ + 40^\circ = 80^\circ.$

Проверим себя крайним случаем. Будь ток очень сильным, поле Земли почти не мешало бы, и в каждом опыте стрелка встала бы почти поперёк провода — один раз почти на запад, другой раз почти на восток, то есть почти в противоположные стороны. Наш ток слабее, стрелки отклоняются меньше, и угол между ними меньше развёрнутого — так и вышло.

Ответ

Другие задания по теме «Магнетизм» (8)