ГДЗ · Фізика · 9 клас

Сторінки 82–86

Фізика, Бар’яхтар В. Г., Божинова Ф. Я., Довгий С. О., Кірюхін М. М., Кірюхіна О. О., за ред. Довгого С. О., 2026 · № 1–6 · 12 завдань

Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».

Сторінка 82

§ 11. Магнітне поле струму. Правило свердлика

Завдання 1

Застосування правила свердлика

Пояснити, що саме визначають за допомогою правила свердлика при проходженні струму через провідник.

Розв’язання

Уявімо, що ми беремо виріб (свердлик) і намагаємося вкрутити його уздовж провідника у напрямку течії струму $I$ .
Напрямок обертання ручки свердлика (рух по колу навколо осі) і є напрямком ліній магнітної індукції $B$ .

Відповідь:

За допомогою правила свердлика визначають напрямок ліній магнітної індукції магнітного поля, створеного струмом у прямому провіднику.

Сторінка 83

Завдання 1 (с. 83)

Застосування правил свердлика та правої руки

Потрібно пояснити, що визначають за допомогою правил свердлика та правої руки при наявності прямого провідника зі струмом.

Розв’язання

За правилом свердлика уявіть, що ви вкручуєте свердлик у напрямку течії струму; напрямок обертання ручки свердлика відповідає напрямку ліній магнітної індукції навколо провідника.
За правилом правої руки спряміть великий палець правої руки вздовж провідника в бік, куди тече струм; чотири зігнуті пальці покажуть напрямок ліній магнітної індукції навколо цього провідника.

Відповідь:

Правила свердлика та правої руки використовують для визначення напрямку ліній магнітної індукції навколо прямого провідника зі струмом.

Завдання 2

Фактори, що впливають на магнітну індукцію

Визначити від чого залежить магнітна індукція магнітного поля провідника зі струмом, враховуючи зміну відстані та сили струму.

Розв’язання

Збільшення відстані $r$ від провідника до точки вимірювання призводить до значного зменшення магнітної індукції поля.
Збільшення сили струму, що протікає через провідник, призводить до збільшення магнітної індукції створеного ним магнітного поля.

Відповідь:

Магнітна індукція магнітного поля прямого провідника зі струмом залежить від сили струму в провіднику та відстані до цього провідника.

Сторінка 84

Завдання 1 (с. 84)

Аналіз рисунка 11.3

Поясніть, чому зі збільшенням відстані від провідника щільність ліній магнітної індукції зменшується. Визначте, чи однакові модулі векторів магнітної індукції $B_{1}$ , $B_{2}$ та $B_{3}$ .

Розв’язання

На рисунку видно, що вектор $B_{1}$ знаходиться найближче до провідника, $B_{2}$ — далі, а $B_{3}$ — ще далі.
Лінії магнітної індукції утворюють концентричні кола. Щільність цих ліній (кількість ліній на одиницю площі) зменшується зі збільшенням відстані від центру, оскільки поле слабшає.
Оскільки щільність ліній різна, модулі векторів $B_{1}$ , $B_{2}$ та $B_{3}$ також різні: $∣ B_{1} ∣ > ∣ B_{2} ∣ > ∣ B_{3} ∣$ .

Відповідь:

Щільність ліній зменшується, оскільки магнітна індукція залежить від відстані і слабшає далі від провідника. Модулі векторів не однакові: $∣ B_{1} ∣ > ∣ B_{2} ∣ > ∣ B_{3} ∣$ .

Завдання 2 (с. 84)

Фізичний сенс дій грабіжників

Грабіжники відключили електропостачання всього кварталу, щоб обійти систему електромагнітних замків. Чи є сенс у таких діях з погляду фізики?

Розв’язання

Електромагнітний замок утримує ригель за допомогою сили магнітного поля, яке створюється струмом.
Якщо відключити електропостачання, струм припиняється, і магнітне поле зникає (або значно слабшає).
Без дії магнітного поля ригель не притискається до дверей, і замок можна легко відкрити механічно або просто відштовхнути двері.

Відповідь:

Так, сенс є. Відключення струму призводить до зникнення магнітного поля, яке утримує ригель замка. Без цього поля замок перестає виконувати свою функцію і відкривається, оскільки механізм не може працювати без живлення.

Сторінка 85

Завдання 1 (с. 85)

Залежність магнітної індукції від параметрів

Оцінити зміни магнітної індукції ( $B$ ), якщо змінити силу струму ( $I$ ) та відстань до провідника ( $r$ ).

Розв’язання

Розглянемо залежність від струму: якщо сила струму збільшується ( $I ↑$ ), то магнітна індукція також збільшується ( $B ↑$ ).
Розглянемо залежність від відстані: якщо відстань до провідника збільшується ( $r ↑$ ), то магнітна індукція зменшується ( $B ↓$ ).

Відповідь:

$B$ зростає, якщо зростає струм; $B$ зменшується, якщо зростає відстань.

Сторінка 86

Завдання 1 (с. 86)

Визначення напрямку струму за лініями поля

На рис. 1 блакитним кольором зображено лінію магнітної індукції навколо прямого провідника зі струмом. Потрібно визначити напрямок струму в провіднику.

Розв’язання

Оглядаємо рис. 1 і бачимо, що лінія магнітної індукції (блакитна) обертається проти годинникової стрілки, якщо дивитися зліва направо вздовж провідника.
Застосовуємо правило свердлика: уявляємо, що вкручуємо свердлик за напрямком струму. Тоді обертання ручки має йти проти годинникової стрілки (як лінії поля).
Отже, щоб ручка свердлика оберталася проти годинникової стрілки, її треба штовхати зліва направо.

Відповідь:

Струм спрямований від точки $A$ до точки $C$ .

Завдання 2 (с. 86)

Аналіз напрямків струму та сили поля

На рис. 2 зображено лінії магнітної індукції навколо двох провідників зі струмом (червоним кольором).
1) Яким напрямком мають бути лінії на рис. 2, $a$ ?
2) Яким є напрямок струму в провіднику на рис. 2, $b$ ?
3) У якій точці — $A$ чи $B$ — магнітне поле сильніше (на обох рисунках)?

Розв’язання

Пункт 1): На рис. 2, $a$ лінії обертаються проти годинникової стрілки (якщо дивитися зверху). Це означає, що струм спрямований від нас (у провіднику позначено точкою $\cdot$ ).
Пункт 2): На рис. 2, $b$ лінії обертаються за годинниковою стрілкою. Згідно з правилом свердлика, це відповідає струму, спрямованому до нас (у провіднику позначено хрестиком $\times$ ).
Пункт 3): Магнітна індукція залежить від відстані $r$ : чим менша відстань, тим сильніше поле. Точка $A$ знаходиться ближче до провідника, ніж точка $B$ , тому поле в точці $A$ сильніше.

Відповідь:

1) Струм спрямований від нас; 2) Струм спрямований до нас; 3) Точка $A$ .

Завдання 3

Визначення полюсів магнітної стрілки

Магнітна стрілка розташована під провідником зі струмом (рис. 3). Потрібно визначити, яким полюсом вона повернеться до нас. Чи зміниться відповідь, якщо стрілку перенести над провідником?

Розв’язання

Струм $I$ тече відліво направо. Спрямовуємо великий палець правої руки вправо.
Чотири зігнуті пальці показують напрямок ліній магнітної індукції навколо провідника (проти годинникової стрілки, якщо дивитися зліва).
У нижній частині навколо провідника (де знаходиться стрілка під ним) пальці спрямовані від нас (вгору-назовні), а в верхній частині — до нас.
Магнітна стрілка орієнтується за напрямком поля: її північний полюс ( $N$ ) вказує напрямок вектора $B$ . Отже, під провідником $N$ -полюс повернеться до нас (або вгору), а над провідником — від нас (вниз).

Відповідь:

Під провідником до нас повернеться північний полюс ( $N$ ); над провідником відповідь зміниться, і до нас повернеться південний полюс ( $S$ ).

Завдання 4

Дія магніту над котушкою

Над котушкою з дрітом (рис. 4) підвішено постійний магніт, де північний полюс ( $N$ ) спрямований вниз до верхнього торця котушки. Джерело струму відключене (перемикач розімкнений).

Розв’язання

Замкнувши коло, струм потече по дріту в котушці (від плюса до мінуса).
Спрямуйте чотири зігнуті пальці правої руки за напрямком струму в котушці; відігнутий великий палець покаже напрямок на північний полюс котушки.
Оскільки верхній торець котушки стане притягуватися до північного полюса підвішеного магніту (або відштовхуватися, залежно від напрямку струму, але в умові не показано полярність джерела, тому розглянемо загальний принцип взаємодії), котушка почне обертатися або переміщатися до досягнення положення рівноваги.

Відповідь:

Якщо замкнути коло, струм потече через котушку, вона стане електромагнітом і взаємодітиме з підвішеним магнітом (притягатиметься або відштовхуватиметься залежно від напрямку струму), що призведе до обертання котушки.

Завдання 5

Визначення полюсів джерела струму

На рис. 5 зображено схему, де над котушкою розташована магнітна стрілка ( $N$ і $S$ ). Потрібно визначити, який полюс має бути на позначці «+» (плюс) у джерелі струму, щоб поле в котушці було спрямоване від нас до стрілки.

Розв’язання

За умовою (або за орієнтацією стрілки на рисунку) визначаємо, що північний полюс ( $N$ ) котушки спрямований вліво або вправо (залежно від того, як розташована стрілка).
Спрямуйте великий палець правої руки у бік північного полюса котушки.
Чотири пальці покажуть напрямок струму: якщо струм тече проти годинникової стрілки (дивлячись на торець), то це відповідає певному полярності джерела.

Відповідь:

Щоб північний полюс котушки був спрямований у бік, де знаходиться $N$ -полюс стрілки (або загалом для створення поля), струм має тече від плюса до мінуса так, що при використанні правила правої руки великий палець вказує на потрібний полюс. На рисунку 5 джерело струму підключене так, що струм тече по котушці проти годинникової стрілки (якщо дивитися зліва), отже, позитивний полюс ( $+$ ) знаходиться на лівому кінці дроту.

Завдання 6

Біфілярна намотка

Фахівці використовують біфілярну намотку, коли провід скручують удвоє так, щоб обидва його кінці опинилися поряд. Потрібно пояснити фізичний сенс такої конструкції.

Розв’язання

У біфілярній намотці два провідники розташовані дуже близько один до одного.
Струм тече по одному провіднику в одному напрямку, а по іншому — у протилежному (через спосіб підключення).
Магнітні поля від цих двох частин мають протилежні напрямки і практично повністю компенсують одне одного.

Відповідь:

Сенса біфілярної намотки полягає в тому, що вона мінімізує зовнішнє магнітне поле котушки (компенсує його), оскільки поля від двох близько розташованих провідників з протилежними струмами взаємно знищують одне одного. Це дозволяє створити електромагніт, який не впливає на навколишні прилади.