Номер 915, страница 121 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

42. Электромагнитная индукция. ЭДС индукции. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока. Глава XI. Электромагнитная индукция. Электродинамика - номер 915, страница 121.

Условие.

915. Определить направление индукционного тока, возникающего в витке B (рис. 102), если в цепи витка А ключ замыкают и если этот ключ размыкают. Указать также направление индукционного тока, если при замкнутом ключе скользящий контакт реостата передвигают вправо или его передвигают влево.

Рис. 102

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Для определения направления индукционного тока в витке B будем использовать правило Ленца и правило правой руки. Вначале определим направление тока в витке А и создаваемого им магнитного поля.

Ток в цепи витка А течет от положительного полюса источника к отрицательному. Таким образом, в самом витке А ток направлен против часовой стрелки. По правилу правой руки (правилу буравчика), такое направление тока создает магнитное поле, вектор индукции которого $ \vec{B}_A $ внутри витка направлен перпендикулярно плоскости рисунка, на нас.

Индукционный ток в витке B возникает при изменении магнитного потока $ \Phi_A $, создаваемого витком A. Согласно правилу Ленца, направление индукционного тока таково, что создаваемое им магнитное поле $ \vec{B}_B $ препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Теперь рассмотрим каждый случай отдельно.

Если в цепи витка А ключ замыкают

При замыкании ключа ток в витке А возрастает от нуля до некоторого установившегося значения. Это вызывает увеличение магнитного потока $ \Phi_A $ (направленного на нас) через виток B. Чтобы противодействовать этому увеличению, индуцированное магнитное поле $ \vec{B}_B $ в витке B должно быть направлено в противоположную сторону, то есть от нас, в плоскость рисунка. По правилу правой руки, для создания такого поля индукционный ток в витке B должен течь по часовой стрелке.

Ответ: индукционный ток в витке B направлен по часовой стрелке.

Если этот ключ размыкают

При размыкании ключа ток в витке А падает до нуля. Это вызывает уменьшение магнитного потока $ \Phi_A $ (направленного на нас) через виток B. Чтобы противодействовать этому уменьшению, индуцированное магнитное поле $ \vec{B}_B $ должно быть сонаправлено с полем $ \vec{B}_A $, то есть на нас, из плоскости рисунка. По правилу правой руки, для создания такого поля индукционный ток в витке B должен течь против часовой стрелки.

Ответ: индукционный ток в витке B направлен против часовой стрелки.

Если при замкнутом ключе скользящий контакт реостата передвигают вправо

При движении ползунка реостата вправо, активная длина его сопротивления в цепи увеличивается, что приводит к увеличению общего сопротивления цепи А. Согласно закону Ома ($I = U/R$), сила тока в витке А уменьшается. Это приводит к уменьшению магнитного потока $ \Phi_A $ через виток B. Ситуация аналогична случаю с размыканием ключа. Индуцированное поле $ \vec{B}_B $ будет направлено на нас, чтобы поддержать убывающий поток. Следовательно, индукционный ток в витке B будет направлен против часовой стрелки.

Ответ: индукционный ток в витке B направлен против часовой стрелки.

Если его [скользящий контакт] передвигают влево

При движении ползунка реостата влево, сопротивление цепи А уменьшается. Сила тока $I$ в витке А, согласно закону Ома, возрастает. Это приводит к увеличению магнитного потока $ \Phi_A $ через виток B. Ситуация аналогична случаю с замыканием ключа. Индуцированное поле $ \vec{B}_B $ будет направлено от нас, чтобы противодействовать нарастающему потоку. Следовательно, индукционный ток в витке B будет направлен по часовой стрелке.

Ответ: индукционный ток в витке B направлен по часовой стрелке.