Номер 741, страница 104, часть 1 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Парфентьева

Часть 1. 11 класс. Основы электродинамики (продолжение). Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Правило Ленца. ЭДС индукции - номер 741, страница 104.

Условие.

741. [610] Проволочный виток перемещают в неоднородном магнитном поле (рис. 170) в одном случае вправо, а в другом влево. Определите направление тока, возникающего в витке, и направление силы, действующей на виток.

Рис. 170

Решение.

Решение

Для определения направления индукционного тока воспользуемся правилом Ленца. Согласно этому правилу, индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, имеет такое направление, что созданное им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, которым был вызван этот ток. Сила, действующая на виток (сила Ампера), в соответствии с тем же правилом, всегда направлена так, чтобы препятствовать причине, вызывающей индукционный ток, то есть движению витка.

Магнитное поле, изображенное на рисунке, является неоднородным. Линии индукции расходятся, что означает, что густота линий (а следовательно, и модуль вектора магнитной индукции $\text{B}$) уменьшается при движении слева направо. Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен вправо.

Движение витка вправо

1. Изменение магнитного потока. Когда виток движется вправо, он перемещается из области с более сильным магнитным полем в область с более слабым. Магнитный поток $\Phi_B$ через виток, направленный вправо, уменьшается.

2. Направление индукционного тока. Согласно правилу Ленца, возникающий индукционный ток создаст собственное магнитное поле $\vec{B}_{инд}$, которое будет стремиться скомпенсировать уменьшение внешнего потока. Следовательно, вектор $\vec{B}_{инд}$ будет сонаправлен с вектором внешнего поля $\vec{B}$, то есть направлен вправо. По правилу правой руки (правилу буравчика), для создания такого поля ток в витке должен течь по часовой стрелке, если смотреть на виток справа.

3. Направление силы. Сила, действующая на виток с током, будет препятствовать его движению. Так как виток движется вправо, на него будет действовать тормозящая сила, направленная влево.

Ответ: при движении вправо индукционный ток направлен по часовой стрелке (если смотреть на виток справа), а сила, действующая на виток, направлена влево.

Движение витка влево

1. Изменение магнитного потока. Когда виток движется влево, он перемещается из области с более слабым магнитным полем в область с более сильным. Магнитный поток $\Phi_B$ через виток, направленный вправо, увеличивается.

2. Направление индукционного тока. Согласно правилу Ленца, индукционный ток создаст собственное магнитное поле $\vec{B}_{инд}$, которое будет направлено против изменения потока, то есть против внешнего поля $\vec{B}$. Следовательно, поле $\vec{B}_{инд}$ будет направлено влево. По правилу правой руки, для создания такого поля ток в витке должен течь против часовой стрелки, если смотреть на виток справа.

3. Направление силы. Сила, действующая на виток, будет препятствовать его движению. Так как виток движется влево, на него будет действовать тормозящая сила, направленная вправо.

Ответ: при движении влево индукционный ток направлен против часовой стрелки (если смотреть на виток справа), а сила, действующая на виток, направлена вправо.