Номер 1, страница 190 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

1. Объясните причину возникновения индукционного тока в замкнутом контуре при введении в него прямого магнита.

1. Объясните причину возникновения индукционного тока в замкнутом контуре при введении в него прямого магнита.

Решение

Возникновение индукционного тока в замкнутом проводящем контуре при движении магнита относительно него объясняется явлением электромагнитной индукции, открытым Майклом Фарадеем.

Основная причина — изменение магнитного потока, пронизывающего контур. Рассмотрим процесс по шагам:

1. Магнитное поле и магнитный поток. Любой магнит создает вокруг себя магнитное поле, которое характеризуется вектором магнитной индукции $B$. Для наглядности это поле изображают с помощью магнитных силовых линий. Величина, характеризующая количество силовых линий, проходящих через поверхность, ограниченную контуром, называется магнитным потоком ($Φ_B$). Магнитный поток рассчитывается по формуле $Φ_B = B \cdot S \cdot \cos(α)$, где $S$ — площадь контура, а $α$ — угол между направлением поля и нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура.

2. Изменение магнитного потока. Когда прямой магнит вводят в замкнутый контур, расстояние между магнитом и контуром уменьшается. Поскольку магнитное поле магнита неоднородно (оно сильнее у полюсов), при приближении магнита к контуру индукция магнитного поля $B$, пронизывающего контур, увеличивается. Это приводит к увеличению магнитного потока $Φ_B$ через контур.

3. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Согласно закону Фарадея, любое изменение магнитного потока ($ΔΦ_B$) через поверхность, ограниченную замкнутым проводящим контуром, за некоторый промежуток времени ($Δt$) приводит к возникновению в этом контуре электродвижущей силы (ЭДС), которую называют ЭДС индукции ($ε_i$). Величина этой ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока:

$ε_i = - \frac{ΔΦ_B}{Δt}$

Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца, согласно которому возникающий индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток.

4. Возникновение тока. ЭДС индукции $ε_i$ представляет собой, по сути, стороннюю силу, которая вызывает разделение зарядов и создает разность потенциалов в проводнике. Поскольку контур замкнут и обладает конечным электрическим сопротивлением $R$, под действием этой ЭДС в нем возникает упорядоченное движение свободных носителей заряда (электронов). Это упорядоченное движение и есть индукционный электрический ток ($I_i$).

Таким образом, первопричиной является движение магнита, которое вызывает изменение магнитного потока, что, в свою очередь, порождает ЭДС индукции и, как следствие, индукционный ток в замкнутом контуре.

Ответ: Индукционный ток возникает из-за изменения магнитного потока через площадь контура, которое происходит при движении магнита. Согласно закону электромагнитной индукции, это изменение порождает в контуре ЭДС индукции, которая и создает электрический ток.