Номер 5, страница 367 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

5. При каких условиях в замкнутом контуре возникает индукционный ток?

5. При каких условиях в замкнутом контуре возникает индукционный ток?

Индукционный ток в замкнутом проводящем контуре возникает тогда, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий площадь, ограниченную этим контуром. Это явление называется электромагнитной индукцией и описывается законом Фарадея.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, при изменении магнитного потока ($\Delta\Phi$) за промежуток времени ($\Delta t$) в контуре возникает электродвижущая сила (ЭДС) индукции ($\mathcal{E}_{i}$), которая прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока:

$\mathcal{E}_{i} = - \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$

Знак "минус" в формуле отражает правило Ленца, согласно которому возникающий индукционный ток имеет такое направление, что его собственное магнитное поле противодействует изменению внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Если контур замкнут и обладает конечным сопротивлением $\text{R}$, то возникшая ЭДС индукции создает в нем электрический ток, называемый индукционным током $I_i$. Его величина определяется по закону Ома для полной цепи:

$I_i = \frac{\mathcal{E}_{i}}{R} = - \frac{1}{R} \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$

Магнитный поток $\Phi$ через плоский контур определяется формулой:

$\Phi = B \cdot S \cdot \cos{\alpha}$

где $\text{B}$ — модуль индукции магнитного поля, $\text{S}$ — площадь контура, $\alpha$ — угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и вектором нормали (перпендикуляром) к плоскости контура.

Следовательно, для изменения магнитного потока и, как следствие, для возникновения индукционного тока необходимо, чтобы изменялась хотя бы одна из трех величин:

• Модуль индукции магнитного поля $\text{B}$. Например, при приближении или удалении постоянного магнита к контуру, либо при изменении силы тока в электромагните, поле которого пронизывает контур.
• Площадь контура $\text{S}$, охватываемая магнитным полем. Например, при деформации (растяжении или сжатии) гибкого контура в магнитном поле.
• Ориентация контура относительно линий магнитной индукции, то есть угол $\alpha$. Например, при вращении проводящей рамки в однородном магнитном поле.

Таким образом, любое из этих действий приведет к изменению магнитного потока и возникновению индукционного тока в замкнутом контуре.

Ответ: Индукционный ток в замкнутом контуре возникает при любом изменении магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную этим контуром.