4. Тип 4 № 1725 i Подковообразный магнит поднесли к длинному прямому медному проводу (провод расположен перпендикулярно плоскости рисунка). При пропускании по этому проводу электрического тока I в направлении «к нам» провод начинает смещаться влево. В каком направлении будет смещаться провод, если поменять полюса магнита местами, оставив направление тока в проводе прежним? Ответ кратко обоснуйте.

Решение:

Это задача на применение правила левой руки, которое описывает направление силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Первоначальная ситуация:

• Магнитное поле направлено от северного полюса (N) к южному (S). В месте расположения провода поле направлено от нас (из плоскости рисунка).
• Ток в проводе направлен к нам (из плоскости рисунка).
• Провод смещается влево.

Применяем правило левой руки: помещаем ладонь левой руки так, чтобы линии магнитного поля входили в нее (то есть, ладонь обращена к нам, и поле идет от нас). Четыре вытянутых пальца показывают направление тока (к нам). Оттопыренный большой палец укажет направление силы Ампера, которая и вызывает смещение провода.

Если магнитное поле направлено от нас, а ток к нам, то сила Ампера (смещение) направлена влево. Это соответствует условию задачи.

Измененная ситуация:

• Полюса магнита поменяли местами. Теперь магнитное поле в месте расположения провода направлено к нам (из плоскости рисунка).
• Направление тока в проводе осталось прежним — к нам.

Снова применяем правило левой руки:

Помещаем ладонь левой руки так, чтобы линии магнитного поля входили в нее (то есть, ладонь обращена от нас, и поле идет к нам). Четыре вытянутых пальца показывают направление тока (к нам).

В этом случае большой палец, указывающий направление силы Ампера, будет направлен вправо.

Обоснование:

Сила Ампера зависит от направления магнитного поля и направления тока. При смене полюсов магнита направление магнитного поля меняется на противоположное. Поскольку направление тока осталось прежним, сила Ампера изменит свое направление на противоположное, что приведет к смещению провода вправо.

Ответ: Провод будет смещаться вправо.