Тип 25 № 9555 
Электродинамика (расчетная задача высокого уровня). Магнетизм
i
Три параллельных тонких длинных провода в сечении перпендикулярной им плоскостью находятся в вершинах равностороннего треугольника (см. рис.), и по ним текут в одном направлении одинаковые токи. Во сколько раз изменится по модулю сила Ампера, действующая на единицу длины провода № 1 со стороны проводов №№ 2 и 3, если направление тока в проводе № 2 изменить на противоположное и увеличить его силу в 2 раза??
Решение. 1. Обозначим модуль силы, действующей на единицу длины взаимодействующих проводов (1 и 2, 1 и 3), при протекании по ним одинаковых токов через F.
2. Параллельные длинные проводники с однонаправленными токами, как следует из закона Ампера, притягиваются, а направленные в разные стороны — отталкиваются друг от друга.
3. Тогда в первом случае две силы притяжения F, действующие под углом 60º друг к другу, дают в сумме силу, направленную (см. рис.) вниз и равную по модулю 
4. Модуль силы взаимодействия проводников 1 и 2 пропорционален по закону Ампера индукции магнитного поля от проводника № 2, и при увеличении тока в нем в два раза также возрастет в два раза и станет равным 2F, а направление силы по сравнению с первым случаем изменится на противоположное (см. рис.).
5. Складывая векторы с модулями F и 2F, направленные под углом 60º друг к другу, по теореме косинусов получаем, что модуль суммарной силы во втором случае равен
то есть он не изменится по сравнению с первым случаем.
Ответ: суммарная сила по модулю не изменится.
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: взаимодействие параллельных токов, закон Ампера и геометрические соотношения при сложении векторов); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И ( ИЛИ ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). И ( ИЛИ ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И ( ИЛИ ) Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В одной из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: суммарная сила по модулю не изменится.
