Сравнить магнитные индукции магнитного поля в точках 1 и 2: 1) b2 больше, чем b1. 2) b1 меньше, чем b2. 3) b1 равно b2. 4) и b1, и b2 равны нулю.
Если по катушкам пропустить ток, они: 1) будут притягиваться. 2) будут отталкиваться. 3) будут разворачиваться. 4) не будут взаимодействовать.
Пошаговый ответ:
1) Закон Био-Савара: магнитное поле, создаваемое прямолинейным проводником, пропорционально величине тока и обратно пропорционально расстоянию от точки проводника до точки, в которой происходит измерение магнитной индукции. То есть, чем ближе точка к проводнику, тем магнитное поле более сильное.
2) Закон Ампера: магнитное поле, создаваемое закрытой петлей с током, пропорционально суммарному току, протекающему через петлю.
3) Закон Ленца: магнитное поле индуцируется в проводнике при изменении магнитного потока, причем направление этого индуцированного магнитного поля таково, что оно препятствует изменению магнитного потока.
Теперь рассмотрим первый случай: b2 больше, чем b1.
Для этого представим себе, что в точках 1 и 2 находятся две проводящие катушки с протекающими через них одинаковыми токами. Пусть в катушке 2 число витков равно числу витков в катушке 1.
В точке 1 магнитное поле будет создаваться только током в конкретной витке катушки 1. То есть, величина магнитного поля в точке 1 будет пропорциональна току в катушке 1 и обратно пропорциональна расстоянию от этой точки до катушки 1. Пусть это магнитное поле обозначается как b1.
В то же время, в точке 2 магнитное поле будет создаваться как током в витке катушки 2, так и током в ближайших витках катушки 1. Величина магнитного поля в точке 2 будет пропорциональна сумме токов во всех витках, проходящих через эту точку, и обратно пропорциональна расстоянию от этой точки до ближайших витков. Пусть это магнитное поле обозначается как b2.
Таким образом, магнитное поле в точке 2 будет сильнее, чем в точке 1.
Ответ: b2 больше, чем b1 (вариант 1).
Теперь рассмотрим второй случай: b1 меньше, чем b2.
Представим себе, что в точках 1 и 2 находятся две проводящие катушки с протекающими через них одинаковыми токами. Пусть в катушке 1 число витков равно числу витков в катушке 2.
В точке 1 магнитное поле будет создаваться как током в витке катушки 1, так и током в ближайших витках катушки 2. Величина магнитного поля в точке 1 будет пропорциональна сумме токов во всех витках, проходящих через эту точку, и обратно пропорциональна расстоянию от этой точки до ближайших витков. Пусть это магнитное поле обозначается как b1.
В то же время, в точке 2 магнитное поле будет создаваться только током в конкретной витке катушки 2. То есть, величина магнитного поля в точке 2 будет пропорциональна току в катушке 2 и обратно пропорциональна расстоянию от этой точки до катушки 2. Пусть это магнитное поле обозначается как b2.
Таким образом, магнитное поле в точке 1 будет слабее, чем в точке 2.
Ответ: b1 меньше, чем b2 (вариант 2).
Теперь рассмотрим третий случай: b1 равно b2.
Представим себе, что в точках 1 и 2 находятся две проводящие катушки с протекающими через них одинаковыми токами. Пусть в катушке 1 число витков равно числу витков в катушке 2.
В точке 1 магнитное поле будет создаваться как током в витке катушки 1, так и током в ближайших витках катушки 2. Величина магнитного поля в точке 1 будет пропорциональна сумме токов во всех витках, проходящих через эту точку, и обратно пропорциональна расстоянию от этой точки до ближайших витков. Пусть это магнитное поле обозначается как b1.
В точке 2 магнитное поле будет создаваться как током в витке катушки 2, так и током в ближайших витках катушки 1. Величина магнитного поля в точке 2 будет пропорциональна сумме токов во всех витках, проходящих через эту точку, и обратно пропорциональна расстоянию от этой точки до ближайших витков. Пусть это магнитное поле обозначается как b2.
Так как мы предположили, что протекающий через катушки ток одинаковый, и число витков в катушках также одинаковое, то можно сделать вывод, что магнитные поля в точках 1 и 2 будут одинаковыми.
Ответ: b1 равно b2 (вариант 3).
Теперь рассмотрим последний случай: и b1, и b2 равны нулю.
Если магнитные индукции магнитного поля в точках 1 и 2 равны нулю, то это означает, что в окружающей области нет проводящих катушек с протекающим через них током. Так как магнитные поля возникают только в результате электрических токов, то можно сделать вывод, что окружающая область либо нетоковая, либо все токи в этой области взаимно суммируются и их магнитные поля компенсируют друг друга.
Ответ: и b1, и b2 равны нулю (вариант 4).
Теперь рассмотрим вторую часть задачи: что произойдет, если по катушкам пропустить ток.
Если по катушкам пропустить ток, то в каждой катушке создастся магнитное поле. Взаимодействие этих магнитных полей будет определяться взаимным расположением катушек.
1) Если катушки расположены таким образом, что их магнитные поля направлены в одну сторону, то катушки будут притягиваться друг к другу. Это объясняется тем, что магнитные поля взаимодействуют друг с другом и создают силу притяжения.
2) Если катушки расположены таким образом, что их магнитные поля направлены в противоположные стороны, то катушки будут отталкиваться друг от друга. Это объясняется тем, что магнитные поля взаимодействуют друг с другом и создают силу отталкивания.
3) Если катушки расположены таким образом, что их магнитные поля расположены параллельно друг другу, то они не будут взаимодействовать друг с другом. Это объясняется тем, что магнитные поля расположены в одном направлении и не будут создавать силу взаимодействия.
Таким образом, ответ на вторую часть задачи будет зависеть от взаимного расположения катушек и направления их магнитных полей.
Ответ: вариант 1) будут притягиваться, 2) будут отталкиваться, 3) не будут взаимодействовать (вариант 4) не рассматривается, так как в предыдущем вопросе мы доказали, что магнитные индукции магнитного поля в точках 1 и 2 не равны нулю).