Электромагнетизм: Магнитное поле проводника с током и магнитная стрелка
Задание 1
Анализ ситуации:
В условии задачи описана электрическая цепь, состоящая из источника питания, ключа и проводника. Проводник расположен рядом с магнитной стрелкой. Необходимо определить, как будет располагаться магнитная стрелка после замыкания ключа.
Ключевые принципы:
- Электромагнетизм: Прохождение электрического тока по проводнику создает вокруг него магнитное поле.
- Взаимодействие магнитных полей: Магнитная стрелка (являющаяся маленьким магнитом) будет реагировать на внешнее магнитное поле, ориентируясь по линиям его напряженности. Направление линий напряженности магнитного поля, создаваемого прямолинейным проводником с током, определяется по правилу буравчика (или правилу правой руки).
Решение:
-
Определение направления тока: На схеме (Рис. 1) показан источник питания. Положительный полюс (+) отмечен красным, отрицательный (-) – синим. При замыкании ключа ток будет течь от положительного полюса к отрицательному. В данном случае, ток пойдет сверху вниз через проводник, расположенный над магнитной стрелкой.
-
Применение правила буравчика: Представьте, что вы держите проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока (сверху вниз). Тогда остальные пальцы, обхватывающие проводник, покажут направление линий магнитного поля. В точке, где расположена магнитная стрелка, линии магнитного поля будут направлены из плоскости рисунка на нас (в сторону наблюдателя).
-
Ориентация магнитной стрелки: Северный полюс (N) магнитной стрелки всегда стремится указать направление линий магнитного поля. Следовательно, северный полюс магнитной стрелки должен быть направлен на нас.
-
Анализ вариантов:
- Вариант А: Северный полюс (N) направлен вверх, южный (S) – вниз. Не подходит.
- Вариант Б: Северный полюс (N) направлен влево, южный (S) – вправо. Не подходит.
- Вариант В: Северный полюс (N) направлен к нам (из плоскости рисунка), южный (S) – от нас (в плоскость рисунка). Подходит.
- Вариант Г: Северный полюс (N) направлен от нас (в плоскость рисунка), южный (S) – к нам (из плоскости рисунка). Не подходит.
Окончательный ответ:
Правильное расположение магнитной стрелки – В.
