ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 16.6: Основы электродинамики

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить принцип действия электродвигателя. Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую работу. Внутри двигателя находится статор (неподвижная часть с магнитами или электромагнитами) и ротор (подвижная часть, содержащая катушки с током). Когда по обмоткам ротора течёт электрический ток, он попадает в магнитное поле статора.

Вычисление и анализ вариантов:

Рассмотрим предложенные варианты:

• Электростатическое взаимодействие связано с силами между неподвижными зарядами. В двигателе же движутся заряды (ток), а силы взаимодействия возникают из-за их движения в поле, поэтому этот вариант не подходит.
• Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС в контуре при изменении тока в самом этом контуре. Хотя самоиндукция присутствует в цепях двигателей (особенно при пуске или разрыве цепи), она является побочным эффектом индуктивности обмоток, а не причиной вращения вала.
• Действие электрического поля на заряд описывает силу Лоренца для неподвижного заряда или ускорение заряда в вакуумной трубке. Однако в проводнике с током ключевую роль играет именно магнитная составляющая взаимодействия.
• Действие магнитного поля на ток . Согласно закону Ампера, на проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует сила F=I·L·B·sin(α), где I — сила тока, L — длина проводника, B — модуль вектора магнитной индукции, α — угол между направлением тока и вектором B. Именно эта сила создаёт момент сил, заставляющий ротор вращаться.

Проверка и вывод:

Физической основой работы любого электродвигателя постоянного или переменного тока является возникновение механической силы при взаимодействии магнитного поля и электрического тока. Это фундаментальное явление электродинамики. Следовательно, правильный ответ — действие магнитного поля на ток.