Задача № 44

П-образный проводник замкнут легкоподвижным проводником перемычкой. Вся система находится во внешнем однородном магнитном поле, направление которого перпендикулярно плоскости системы. Определить направление силы Лоренца, действующей на перемычку при её перемещении вправо.

Решение

Для того чтобы узнать направление силы, нужно знать направление скорости движения заряженных частиц и направление вектора магнитной индукции. Направление вектора  задано по условию, осталось выяснить направление скорости движения. Ошибочно было бы выбирать в качестве этой скорости скорость движения перемычки. 

Часть П-образного проводника слева от перемычки и сама перемычка образуют замкнутый контур. Магнитный поток, пронизывающий этот контур, увеличивается – площадь контура постоянно растёт. Значит, в контуре возникает индукционный ток, который своим магнитным полем препятствует увеличению магнитного потока внешнего поля. Получаем вывод о том, что поле индукционного тока направлено противоположно внешнему магнитному полю. Изобразим это на рисунке. Теперь получаем замкнутый контур, для которого известно направление вектора магнитной индукции, а требуется определить направление тока (т.е. направление скорости положительно заряженных частиц). Используем правило буравчика – вращаем буравчик так, чтобы поступательно он двигался к нам (выкручивался из плоскости рисунка). При этом ручка буравчика движется против часовой стрелки, и по перемычке протекает ток, направленный вверх.

Используем правило левой руки для нахождения направления силы Лоренца. Четыре пальца направим вдоль силы тока, так чтобы вектор индукции внешнего магнитного поля входил в ладонь. При этом отогнутый большой палец укажет направление внутрь контура. Таким образом, возникающая сила Лоренца препятствует движению перемычки.