Номер 3, страница 172, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

3. Полосовой магнит держат южным полюсом вниз над проводящим кольцом, находящимся в горизонтальной плоскости (рис. 75.7). Магнит отпускают так, что он падает сквозь кольцо. Найдите направление индукционного тока в резисторе:

а) в то время, когда магнит подлетает к кольцу;

б) в то время, когда магнит прошел сквозь кольцо и удаляется от него.

(Ответ: а) по часовой стрелке, если смотреть сверху; б) против часовой стрелки)

Рис. 75.7

Для определения направления индукционного тока воспользуемся правилом Ленца. Согласно этому правилу, индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он был вызван.

а) в то время, когда магнит подлетаетк кольцу;

Когда магнит приближается к кольцу южным полюсом (S), магнитный поток через кольцо, создаваемый магнитом, увеличивается. Линии индукции внешнего магнитного поля входят в южный полюс, следовательно, вектор магнитной индукции $\text{B}$ направлен вверх сквозь плоскость кольца. Так как магнит приближается, магнитный поток $Φ$ вверх увеличивается ($ΔΦ > 0$).

Согласно правилу Ленца, возникающий в кольце индукционный ток создаст собственное магнитное поле с вектором индукции $B_{ind}$, который будет направлен противоположно изменению потока, то есть вниз, чтобы скомпенсировать увеличение внешнего потока. Это также означает, что кольцо будет отталкивать приближающийся магнит, и верхняя сторона кольца станет одноименным полюсом — южным (S).

Используя правило правой руки (или правило буравчика), определим направление тока, создающего магнитное поле, направленное вниз. Если обхватить виток с током так, чтобы большой палец правой руки был направлен по направлению вектора $B_{ind}$ (вниз), то четыре согнутых пальца укажут направление индукционного тока. В данном случае это будет направление по часовой стрелке, если смотреть сверху.

Ответ: индукционный ток направлен по часовой стрелке, если смотреть сверху.

б) в то время, когда магнит прошел сквозь кольцо и удаляется от него.

Когда магнит, пройдя сквозь кольцо, удаляется от него, от кольца удаляется северный полюс (N) магнита. Линии индукции выходят из северного полюса, поэтому вектор магнитной индукции $\text{B}$ внешнего поля по-прежнему направлен вверх сквозь плоскость кольца. Однако, поскольку магнит удаляется, магнитный поток $Φ$ вверх через кольцо уменьшается ($ΔΦ < 0$).

Согласно правилу Ленца, индукционный ток создаст магнитное поле $B_{ind}$, которое будет препятствовать уменьшению потока, то есть будет направлено в ту же сторону, что и внешнее поле — вверх. Это также означает, что кольцо будет притягивать удаляющийся магнит, и верхняя сторона кольца станет противоположным полюсом — северным (N), чтобы притягивать удаляющийся южный полюс, который уже далеко внизу, или, что то же самое, нижняя сторона кольца станет южным полюсом (S), чтобы притягивать удаляющийся северный полюс.

Используя правило правой руки, определим направление тока, создающего магнитное поле, направленное вверх. Если большой палец правой руки направить по вектору $B_{ind}$ (вверх), то согнутые пальцы укажут направление тока. В данном случае это будет направление против часовой стрелки, если смотреть сверху.

Ответ: индукционный ток направлен против часовой стрелки, если смотреть сверху.