Номер 9, страница 155 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Громцева

11. Электромагнетизм. 11.13. Правило Ленца - номер 9, страница 155.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Проводящее кольцо.

Постоянный магнит удаляется от кольца со скоростью $ \vec{v} $, направленной вправо.

В кольце возникает индукционный ток $ I $, направление которого указано на рисунке (против часовой стрелки, если смотреть со стороны магнита).

Найти:

Какой полюс магнита находится ближе к кольцу?

Решение:

Возникновение тока в кольце объясняется явлением электромагнитной индукции. Направление этого тока определяется правилом Ленца.

1. Сначала определим направление собственного магнитного поля $ \vec{B}_{ind} $, которое создается индукционным током $ I $ в кольце. Для этого воспользуемся правилом правой руки для катушки (или витка с током). Если обхватить кольцо ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току $ I $ (на передней стороне кольца ток течет вверх, что соответствует движению против часовой стрелки, если смотреть со стороны магнита), то отставленный большой палец укажет направление вектора магнитной индукции $ \vec{B}_{ind} $ внутри кольца. В данном случае большой палец будет указывать влево. Следовательно, индукционное магнитное поле в центре кольца направлено влево. Это означает, что сторона кольца, обращенная к магниту, становится северным полюсом (N), так как силовые линии магнитного поля выходят из северного полюса.

2. Теперь применим правило Ленца. Согласно этому правилу, индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток. В условии задачи сказано, что магнит удаляют от кольца. Это означает, что внешний магнитный поток $ \Phi_{mag} $, создаваемый постоянным магнитом через кольцо, уменьшается. Чтобы противодействовать этому уменьшению, индукционное поле $ \vec{B}_{ind} $ должно быть направлено в ту же сторону, что и поле постоянного магнита $ \vec{B}_{mag} $, чтобы "поддержать" ослабевающий поток.

3. Сопоставим выводы. Мы определили, что индукционное поле $ \vec{B}_{ind} $ направлено влево. Так как оно должно быть сонаправлено с полем магнита $ \vec{B}_{mag} $, то и поле постоянного магнита также направлено влево (сквозь плоскость кольца). Силовые линии постоянного магнита выходят из его северного полюса. Чтобы поле магнита было направлено влево, его северный полюс должен быть обращен к кольцу.

Ответ: Ближе к кольцу находится северный полюс магнита.