Номер 11, страница 343 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

11. Что называется магнитным потоком?

11. Что называется магнитным потоком?

Решение

Магнитный поток (или поток вектора магнитной индукции) — это скалярная физическая величина, которая характеризует количество линий магнитной индукции, проходящих через определенную поверхность. Иначе говоря, это мера того, насколько "сильно" магнитное поле "пронизывает" заданную площадь. Обозначается магнитный поток обычно греческой буквой $Ф$ (фи).

Проще всего понять эту концепцию на примере однородного магнитного поля.

1. Если магнитное поле с индукцией $\vec{B}$ однородно и перпендикулярно плоской поверхности площадью $\text{S}$, то магнитный поток через эту поверхность равен произведению модуля вектора магнитной индукции $\text{B}$ на площадь $\text{S}$:
$Ф = B \cdot S$

2. В более общем случае, когда линии магнитной индукции однородного поля составляют угол $\alpha$ с нормалью (перпендикуляром) к плоскости поверхности, магнитный поток рассчитывается по формуле:
$Ф = B \cdot S \cdot \cos{\alpha}$
где:
$\text{B}$ – модуль вектора магнитной индукции,
$\text{S}$ – площадь поверхности,
$\alpha$ – угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и вектором нормали $\vec{n}$ к поверхности.

Из этой формулы видно, что:
- Магнитный поток максимален, когда поле перпендикулярно поверхности ($\alpha = 0°$, $\cos{0°} = 1$).
- Магнитный поток равен нулю, когда поле параллельно поверхности (линии "скользят" вдоль нее, не пронизывая) ($\alpha = 90°$, $\cos{90°} = 0$).
- Магнитный поток может быть отрицательным, если поле направлено в сторону, противоположную нормали ($\alpha > 90°$).

Для неоднородного магнитного поля и произвольной поверхности магнитный поток находят путем интегрирования:
$Ф = \int_S B_n dS = \int_S \vec{B} \cdot d\vec{S}$
где $B_n$ - проекция вектора $\vec{B}$ на нормаль к элементарной площадке $\text{dS}$.

Единицей измерения магнитного потока в Международной системе единиц (СИ) является вебер (Вб).
$1 \text{ Вб} = 1 \text{ Тл} \cdot \text{м}^2$ (Тесла на метр квадратный).

Понятие магнитного потока является ключевым для описания явления электромагнитной индукции. Согласно закону Фарадея, изменение магнитного потока через замкнутый контур со временем приводит к возникновению в этом контуре электрического тока (ЭДС индукции).

Ответ: Магнитный поток — это физическая величина, равная произведению модуля индукции магнитного поля на площадь поверхности, пронизываемой полем, и на косинус угла между вектором индукции и нормалью к поверхности. Формула для однородного поля: $Ф = B \cdot S \cdot \cos{\alpha}$. Единица измерения — вебер (Вб).