49. Положительно заряженная частица движется вблизи прямого проводника с током и в некоторый момент времени имеет скорость v, направленную так, как показано на рисунке 189. Куда в этот момент направлена сила, действующая на частицу со стороны магнитного поля?

Привет! Давай разберемся с этой задачей про заряженную частицу и магнитное поле.

Что нужно знать:

• Правило левой руки: Чтобы определить направление силы, действующей на проводник с током или на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле, используют правило левой руки.
• Направление магнитного поля прямого тока: Магнитное поле прямого проводника с током создается по правилу буравчика (или правой руки). Если взять проводник так, чтобы большой палец правой руки указывал направление тока, то согнутые пальцы покажут направление линий магнитного поля. У проводника линии поля - окружности.

Разбираем рисунок:

На рисунке показано три случая (а, б, в), где положительно заряженная частица (обозначена как '+') движется со скоростью v мимо проводника с током I.

Применяем правило левой руки:

1. Ориентируем руку: Ладонь левой руки должна быть направлена туда, куда движется положительный заряд (направление вектора v).
2. Направление линий магнитного поля: Определяем направление линий магнитного поля (B) в месте нахождения частицы.
3. Направление силы: Четыре вытянутых пальца левой руки должны указывать направление линий магнитного поля (B). В этом случае большой палец покажет направление силы Лоренца (F), действующей на частицу.

Анализируем каждый случай:

• Случай а): Ток I идет вправо. Частица движется вправо. Магнитное поле внизу проводника направлено от нас (если смотреть из точки, где находится частица). Если мы повернем левую руку так, чтобы 4 пальца показывали от нас, а большой палец (сила) двигался бы вправо (скорость), то такого не получится. Приложим правило левой руки: ладонью левой руки к частице, 4 пальца направляем по линиям магнитного поля (в данном случае, если смотреть на проводник сверху, то поле будет против часовой стрелки, следовательно, в точке расположения частицы оно будет направлено ОТ нас). Большой палец руки, когда 4 пальца направлены ОТ нас, а ладонь направлена по скорости (вправо), будет указывать ВВЕРХ.
• Случай б): Ток I идет вправо. Частица движется вверх. Магнитное поле в точке нахождения частицы направлено ОТ нас. По правилу левой руки: 4 пальца направляем ОТ нас (линии магнитного поля), ладонь направляем вверх (скорость частицы). Большой палец будет указывать ВПРАВО.
• Случай в): Ток I идет вправо. Частица движется влево. Магнитное поле в точке нахождения частицы направлено К нам. По правилу левой руки: 4 пальца направляем К нам (линии магнитного поля), ладонь направляем влево (скорость частицы). Большой палец будет указывать ВНИЗ.

Важно: Для положительно заряженной частицы сила Лоренца совпадает по направлению с направлением, указанным большим пальцем. Для отрицательно заряженной частицы — в противоположную сторону.

Итог:

• В случае а) сила направлена вверх.
• В случае б) сила направлена вправо.
• В случае в) сила направлена вниз.

Ответ: Направление силы зависит от конкретного варианта (а, б, в), представленного на рисунке. Для каждого варианта нужно применять правило левой руки, учитывая направление тока, скорость частицы и направление линий магнитного поля.