ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 10.3: Основы электродинамики

План решения:

Для определения правильного ответа необходимо вспомнить физический смысл вектора магнитной индукции B и его связь с силой Лоренца. Вектор магнитной индукции характеризует силовое поле в данной точке пространства. Нужно проанализировать каждый из предложенных вариантов, опираясь на законы электродинамики: поведение зарядов в магнитном поле и ориентацию магнитной стрелки.

Вычисление и анализ вариантов:

1. Вариант 1: Сила, действующая на неподвижный заряд. Согласно закону Ампера и формуле силы Лоренца F=qvBsinα, если скорость заряда v=0, то магнитная сила равна нулю. Следовательно, направление силы не может совпадать с направлением вектора B, так как силы просто нет. Этот вариант неверен.
2. Вариант 2: Сила, действующая на движущийся заряд. Сила Лоренца перпендикулярна вектору скорости заряда v и вектору магнитной индукции B. То есть F⊥B. Направление силы никогда не совпадает с направлением вектора индукции (за исключением тривиального случая отсутствия поля). Этот вариант неверен.
3. Вариант 3: Направление северного полюса магнитной стрелки. По определению, вектор магнитной индукции B направлен по касательной к линии магнитного поля. Принято считать, что за направление линий магнитного поля принимается направление, указываемое северным полюсом свободно вращающейся магнитной стрелки. Таким образом, вектор B сонаправлен с северным полюсом стрелки. Этот вариант верен.
4. Вариант 4: Направление южного полюса магнитной стрелки. Южный полюс стрелки указывает противоположное направление относительно вектора магнитной индукции. Этот вариант неверен.

Проверка:

Сравним полученный вывод с общепринятым определением в школьном курсе физики. Вектор магнитной индукции действительно определяется как направление, в котором устанавливается северный полюс пробной магнитной стрелки. Остальные варианты противоречат свойствам силы Лоренца (перпендикулярность) или отсутствию действия магнитного поля на неподвижные заряды. Ответ подтвержден теоретически.