Odnoszę się do sytuacji a)
Czy siła elektrodynamiczna ma zawsze taki sam zwrot jak siły Lorentza?
Wywnioskowałem, że kierunek siły Lorentza będzie pionowo i zwrot będzie w górę.
Jednakże prąd wyindukowany płynący w tym obwodzie jest zwrócony zgodnie z ruchem wskazówek zegara.
Więc siła elektrodynamiczna działająca na prawą cześć ramki jest zwrócona w lewo i ma kierunek poziomy.
Dlaczego siła elektrodynamiczna działająca na prawą cześć ramki jest inna niż siła elektrodynamiczna działająca na elektron?
Bardzo dobre pytanie.
Twoje rozważania są jak najbardziej poprawne, dlatego ja zawsze wolę jednak rozróżniać pojęcia "siła Lorentza" od "siła elektrodynamiczna" i niejako z takim rozróżnieniem mamy również najczęściej do czynienia w literaturze. Mianowicie, mówiąc siła Lorentza ma się z reguły na myśli po prostu siłę, która działa na poruszający się ładunek elektryczny w polu magnetycznym (kierunek pionowo w górę w omawianym podpunkcie), natomiast siła elektrodynamiczna to już bardziej siła działająca na cały przewodnik, związana z faktem, że płynie przez niego prąd elektryczny (tu byłby to ten prąd indukcyjny i w związku z tym siła elektrodynamiczna jest zwrócona w lewo).
Można zatem zauważyć, że polecenie w tym zadaniu jest trochę niefortunnie sformułowane, wg mnie powinno zostać napisane po prostu że mamy na myśli siłę Lorentza i tyle, wtedy raczej bardziej jasne byłoby to, że rozważamy siłę działającą na pojedynczy elektron, która związana jest jedynie z ruchem tego przewodnika w polu magnetycznym i nie interesujemy się w ogóle indukowanym prądem. Natomiast faktycznie jest tu pewna niejednoznaczność, ale myślę, że z uwagi na fakt, że matury w nowej formule są naprawdę porządnie formułowane i polecenia są raczej jednoznaczne, to gdyby coś takiego się pojawiło, to byłoby wyraźnie rozróżnione, że właśnie albo chodzi nam jedynie o siłę Lorentza związaną z ruchem albo konkretnie o siłę elektrodynamiczną działającą na przewodnik związaną z pojawieniem się (w tym przypadku) prądu indukcyjnego.