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

2. Постройте чертеж, аналогичный рисункам 75.2—75.4, для недостающего четвертого случая, когда магнит выдвигается из контура южным полюсом. Нарисуйте на чертеже линии индукций магнитного поля магнита $ \vec{B_0} $ и магнитного поля $ \vec{B} $, создаваемого индукционным током, а также укажите направление индукционного тока в контуре.

Решение

Это задача на применение правила Ленца, которое является следствием закона электромагнитной индукции. Правило Ленца гласит: индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что созданное им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, которым этот ток был вызван.

Рассмотрим описанный случай по шагам:

1. Внешнее магнитное поле. Магнит выдвигается из контура южным полюсом (S). Линии магнитной индукции $\vec{B}_0$ постоянного магнита входят в его южный полюс. Следовательно, в плоскости контура вектор $\vec{B}_0$ направлен от контура к магниту.

2. Изменение магнитного потока. Поскольку магнит удаляется от контура, магнитное поле, создаваемое им, в области контура ослабевает. Это означает, что магнитный поток через контур, создаваемый полем $\vec{B}_0$, уменьшается.

3. Направление индукционного поля. Согласно правилу Ленца, индукционный ток создаст такое магнитное поле $\vec{B}$, которое будет стремиться скомпенсировать уменьшение потока. Для этого поле $\vec{B}$ должно быть направлено в ту же сторону, что и внешнее поле $\vec{B}_0$. Таким образом, вектор индукции $\vec{B}$ собственного магнитного поля контура будет направлен так же, как и $\vec{B}_0$ — от контура к магниту.

4. Направление индукционного тока. Зная направление вектора $\vec{B}$, мы можем определить направление индукционного тока $I_{ind}$ в контуре с помощью правила правой руки (или правила буравчика). Если расположить большой палец правой руки по направлению вектора $\vec{B}$ (от контура), то согнутые пальцы укажут направление тока в контуре. Если смотреть на контур со стороны удаляющегося магнита, то ток будет течь против часовой стрелки.

Чертёж будет выглядеть следующим образом:

Представьте себе горизонтально расположенное проводящее кольцо (контур). Над ним находится стержневой магнит, обращенный к кольцу южным полюсом (S). От магнита вверх идет стрелка, показывающая направление его движения (удаление от контура).

• Линии индукции поля магнита $\vec{B}_0$: это линии, которые выходят из северного полюса магнита (N, находится сверху) и входят в южный (S, находится внизу). В области контура эти линии направлены вертикально вверх, к южному полюсу магнита.

• Линии индукции поля тока $\vec{B}$: так как поток уменьшается, это поле будет направлено так же, как и поле магнита, то есть тоже вертикально вверх, чтобы "поддержать" убывающий поток.

• Направление индукционного тока $I_{ind}$: по правилу правой руки, если направить большой палец вверх (по направлению $\vec{B}$), то остальные пальцы, обхватывающие контур, покажут направление тока. Если смотреть на кольцо сверху, ток будет направлен против часовой стрелки.

Ответ: При выдвигании магнита из контура южным полюсом магнитный поток через контур уменьшается. Согласно правилу Ленца, индукционный ток создаст магнитное поле $\vec{B}$, направленное так же, как и поле магнита $\vec{B}_0$ (от контура к магниту), чтобы противодействовать уменьшению потока. Направление индукционного тока, определяемое по правилу правой руки, будет против часовой стрелки, если смотреть на контур со стороны магнита.