В параллельных проводниках 1 и 2 текут одинаково направленные токи (рис. 2.5). а) Найдите направление вектора магнитной индукции поля, создаваемого проводником 1, в точке А. б) Найдите направление силы, действующей со стороны этого поля на проводник 2. в) Согласуется ли полученный вами результат с опытом по взаимодействию параллельных проводников с током? Сделайте пояснительный рисунок.

Ниже подробное решение задачи для типа задач 11 класса по физике (цель — понять). Условия (типичная конфигурация для параллельных проводников) - Два длинных параллельных проводника 1 и 2 лежат в одной плоскости, по оси x (или в общепринятой геометрии — вдоль оси z, но для понятности будем считать, что они лежат параллельно друг другу и ток в них идет одно направление). - Ток в обоих проводниках направлен одинаково (одна и та же ориентация тока). - Точка A находится в пространстве так, что можно практически применять правило правой руки к проводнику 1. - Нам нужно: a) направление вектора B, создаваемого проводником 1, в точке A; b) направление силы, действующей на проводник 2 в поле этого B; c) согласуется ли результат с экспериментом по взаимодействию параллельных проводников с токами. Пошаговое решение 1) Направление магнитного поля от проводника 1 в точке A (задача a) - Правило правой руки для длинного прямого провода: если взять большой палец руки вдоль направления тока в проводнике, то остальные пальцы обхватывают окружность, вокруг которой направлено магнитное поле; направление B в любой точке определяется касательной к окружности, лежащей в плоскости, перпендикулярной самому проводу. - В практической схеме: пусть проводник 1 лежит слева, ток в него идёт в заданном направлении (например, вверх, из страницы — для наглядности возьмём текущую норму: ток выходит из страницы). Пусть точка A расположена справа от проводника 1 на той же горизонтали. - Тогда в точке A вектор B будет направлен перпендикулярно радиусу OA и по окружности вокруг проводника 1 в направлении, соответствующем правилу правой руки. - Привязав к конкретной стандартной конфигурации (проводники вдоль оси z, ток в обоих проводниках направлен вверх, A справа от проводника 1): - Радиус вектор r от проводника 1 к точке A направлен вправо (по +x). - Вектор B в точке A рядышком с проводником образует касательную к окружности: для тока, направленного вверх (из страницы), B в точке A направлен вверх вдоль +y. - Итого: в стандартной конфигурации, если A расположен справа от проводника 1 и ток в проводнике 1 направлен вверх, направление B от проводника 1 в точке A — вверх (по +y). Обобщённо: направление B в точке A определяется как направление касательной к окружности вокруг проводника 1 в том месте, где лежит A; знак зависит от направления тока в проводнике 1. 2) Направление силы на проводник 2 в поле B (задача b) - Формула для силы на отрезок проводника длиной L с током I2 в магнитном поле B: F = I2 ∙ (L × B) (перпендикулярно и направленно по правилу правой руки). - Для длинного прямого провода принятых ориентаций: ток в проводнике 2 идёт, скажем, вверх вдоль той же оси, что и проводник 1. Пусть в точке A B направлен вверх (+y) (как в примере выше). - Тогда направление вектора тока проводника 2 L смотрит вдоль направления тока (например, +z, если ось z — направление тока). Вектор B в точке, где находится проводник 2, равен +y. - Пересечение: z_hat × y_hat = -x_hat. Следовательно, сила на проводник 2 per unit length направлена в сторону -x (влево), то есть к проводнику 1. - Это и есть эффект притяжения параллельных проводников с одинаковыми направлениями токов: они тянут друг друга. Математически по длине d между проводниками: - Магнитная индукция на расстоянии d от проводника 1: B = μ0 I1 /(2π d) вдоль φ_hat (для конкретного положения это направление +y в приведённой конфигурации). - Сила на проводник 2: f = I2 (z_hat × B) и направление f — влево (к проводнику 1). 3) Соответствие эксперименту (задача c) - Физика взаимодействия параллельных проводников с токами: проводники с токами в одном направлении притягиваются; с противоположным направлением – отталкиваются. - Показанный выше вывод (сила на проводник 2 направлена к проводнику 1) соответствует эксперименту Ампера: притяжение параллельных проводников с одинаковыми токами. - Таким образом, полученный результат согласуется с опытом. Пояснительный рисунок (схема) Простой схематический рисунок (ASCII-диаграмма; ориентируйтесь на понятный вариант в тетради): 3D-подход в плоскости вращения вокруг проводников часто записывают так: - Вертикальные провода 1 и 2 слева направо, токи направлены вверх (из страницы). - Точка A расположена справа от проводника 1 на уровне его середины. - Вектор B от проводника 1 в точке A направлен вверх (B ↑). - Вектор силы на проводник 2 направлен влево (F ←). ASCII-пример (упрощённо): W1 (передний проводник) W2 | I1↑ | I2↑ | | |----------- A (точка A) --|------------------> (положение A слева от W2) B↑ F← (направление силы на W2) Объяснение к рисунку: - B от проводника 1 в точке A направлен вверх (показано стрелкой B↑ рядом с точкой A). - Сила на проводник 2 направлена влево (стрелка F←) к проводнику 1. Итоговые ответы a) Направление вектора магнитной индукции, создаваемого проводником 1 в точке A: вверх (на примере, когда A находится справа от проводника 1 и ток в проводнике 1 направлен вверх). b) Направление силы, действующей на проводник 2 в поле этого B: влево (к проводнику 1), т.е. сила притяжения. c) Да, полученный результат согласуется с опытом: параллельные проводники с одинаковыми токами притягиваются. Если вы предоставите точное положение точки A и направление тока в проводнике 1 в вашем варианте рисунка, я могу дать конкретное направление B и конкретное направление силы, а также упомянуть соответствующую формулу и привести численное значение для силы per unit length.