В каком положении равновесия находится стрелка с номером....

Анализ задачи

В задаче описана ситуация, где в магнитном поле прямолинейного проводника с током помещены четыре магнитные стрелки (1, 2, 3, 4). Северный полюс стрелок обозначен синим цветом, а южный — красным. Необходимо определить, какая из стрелок находится в устойчивом положении равновесия.

Понимание магнитного поля проводника с током:

Согласно правилу буравчика (или правилу правой руки), если обхватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление линий магнитного поля. В данном случае ток направлен от наблюдателя (обозначен крестиком 'X' внутри круга).

Определение направления линий магнитного поля:

• Ток направлен от нас (перпендикулярно плоскости рисунка).
• Прикладывая правило правой руки, мы увидим, что линии магнитного поля вокруг проводника направлены по часовой стрелке.

Взаимодействие магнитных стрелок с магнитным полем:

Магнитная стрелка (маленький магнит) ориентируется по линиям внешнего магнитного поля. Северный полюс стрелки (синий) будет стремиться к южному полюсу источника поля, а южный полюс стрелки (красный) — к северному полюсу источника поля. В данном случае, линии поля направлены по часовой стрелке.

Анализ положения стрелок:

• Стрелка 1: Её северный (синий) полюс направлен вверх, а южный (красный) — вниз. В центре находится проводник. Северный полюс стрелки отталкивается от северного полюса (если бы он был в центре) и притягивается к южному. Но здесь в центре — проводник, а линии поля вокруг него направлены по часовой стрелке. Северный полюс стрелки 1 направлен против часовой стрелки.
• Стрелка 2: Её северный (синий) полюс направлен вправо, а южный (красный) — влево. Северный полюс стремится по направлению линии поля.
• Стрелка 3: Её северный (синий) полюс направлен вниз, а южный (красный) — вверх. Южный полюс стрелки 3 направлен против часовой стрелки.
• Стрелка 4: Её северный (синий) полюс направлен влево, а южный (красный) — вправо.

Устойчивое положение равновесия:

Устойчивое равновесие достигается тогда, когда северный полюс магнитной стрелки (синий) совпадает с направлением линий магнитного поля, а южный полюс (красный) — с противоположным направлением. В данном случае, линии магнитного поля направлены по часовой стрелке.

Рассмотрим каждую стрелку:

• Стрелка 1: Северный полюс (синий) направлен вверх. Линии поля в этой точке направлены по касательной по часовой стрелке. Стрелка 1 отклонена.
• Стрелка 2: Северный полюс (синий) направлен вправо. Линии поля в этой точке направлены вправо (по касательной по часовой стрелке). Это положение близко к устойчивому.
• Стрелка 3: Северный полюс (синий) направлен вниз. Линии поля в этой точке направлены влево (по касательной по часовой стрелке). Стрелка 3 отклонена.
• Стрелка 4: Северный полюс (синий) направлен влево. Линии поля в этой точке направлены вниз (по касательной по часовой стрелке). Стрелка 4 отклонена.

Вывод:

Стрелка, находящаяся в устойчивом положении равновесия, — это та, чей северный полюс (синий) указывает в направлении линий магнитного поля. На рисунке видно, что линии магнитного поля вокруг проводника с током, направленным от наблюдателя, расходятся по часовой стрелке. Стрелка 2 своим северным полюсом (синим) указывает в направлении линий магнитного поля в данной точке.

Ответ: 2