Номер 3, страница 167, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

3. Возникнут ли ЭДС индукции и индукционный ток, если: а) вдвигать магнит в покоящийся замкнутый контур; б) надвигать замкнутый контур на неподвижный магнит? Что изменится, если контур будет разомкнутым?

Явление электромагнитной индукции, открытое Майклом Фарадеем, гласит, что в любом замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур, возникает электрический ток, называемый индукционным. Причиной возникновения тока является индуцированная электродвижущая сила (ЭДС индукции). Величина ЭДС индукции определяется скоростью изменения магнитного потока: $\mathcal{E}_{i} = - \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$. Магнитный поток изменяется при любом относительном движении контура и источника магнитного поля (магнита).

а) Когда магнит вдвигается в покоящийся замкнутый контур, происходит изменение магнитного потока, пронизывающего площадь контура. По мере приближения магнита к контуру, число линий магнитной индукции, проходящих через него, увеличивается. Согласно закону Фарадея, это изменение магнитного потока ($\Delta\Phi$) за промежуток времени ($\Delta t$) приведет к возникновению ЭДС индукции ($\mathcal{E}_{i}$). Поскольку контур замкнут (обладает конечным сопротивлением $\text{R}$), возникшая ЭДС вызовет в нем протекание индукционного тока $I_{i} = \frac{\mathcal{E}_{i}}{R}$.

Ответ: Да, возникнут и ЭДС индукции, и индукционный ток.

б) Этот случай физически эквивалентен предыдущему. С точки зрения электромагнитной индукции важно только относительное движение контура и магнита. Не имеет значения, что движется: магнит относительно контура или контур относительно магнита. В обоих случаях расстояние между ними изменяется, что приводит к изменению магнитного потока через контур. Следовательно, как и в пункте а), изменение магнитного потока вызовет появление ЭДС индукции и, поскольку контур замкнут, индукционного тока.

Ответ: Да, возникнут и ЭДС индукции, и индукционный ток.

Что изменится, если контур будет разомкнутым?

Если контур будет разомкнутым, ситуация изменится.

1. ЭДС индукции: Возникновение ЭДС индукции является первичным следствием изменения магнитного потока и не зависит от того, замкнут контур или нет. Изменение магнитного потока все так же будет вызывать разделение зарядов в проводнике, и на его концах (в месте разрыва) возникнет разность потенциалов, равная ЭДС индукции.

2. Индукционный ток: Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. Для его протекания необходима замкнутая электрическая цепь. В разомкнутом контуре цепь прервана, его сопротивление можно считать бесконечно большим ($R \to \infty$). Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $I_{i} = \frac{\mathcal{E}_{i}}{R}$ будет равна нулю (или пренебрежимо малой).

Ответ: Если контур будет разомкнутым, ЭДС индукции по-прежнему будет возникать, но индукционный ток протекать не будет.