Номер 917, страница 122 - 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 917, страница 122.

Условие.

917. Если клеммы двух демонстрационных гальванометров соединить проводами и затем покачиванием одного из приборов вызвать колебание его стрелки, то и у другого прибора стрелка тоже начнёт колебаться. Объяснить опыт и при возможности проверить.

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Описанное в задаче явление объясняется явлением электромагнитной индукции и демонстрирует принцип обратимости электрических машин (возможность работы одного и того же устройства в режиме как генератора, так и двигателя).

Когда мы принудительно раскачиваем первый гальванометр, его катушка, к которой прикреплена стрелка, совершает колебательные движения в постоянном магнитном поле, создаваемом его магнитом. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, при изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур (в данном случае катушку), в этом контуре возникает электрический ток. Движение катушки в магнитном поле как раз и приводит к такому изменению потока. Таким образом, механическая энергия колебаний преобразуется в электрическую энергию – первый гальванометр работает как генератор переменного тока, так как направление движения катушки постоянно меняется.

Поскольку клеммы двух гальванометров соединены проводами, они образуют замкнутую электрическую цепь. Индуцированный в первом гальванометре переменный ток протекает по этой цепи и попадает в катушку второго гальванометра. Катушка второго прибора также находится в магнитном поле. На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. В данном случае совокупность сил Ампера, действующих на витки катушки, создает вращающий момент. Так как ток переменный, направление этого момента также периодически меняется, что заставляет катушку и связанную с ней стрелку второго гальванометра совершать вынужденные колебания. Таким образом, второй гальванометр работает как электродвигатель, преобразуя электрическую энергию тока обратно в механическую энергию колебаний.

Этот опыт наглядно показывает, что механическое движение в одном месте может быть преобразовано в электрический сигнал, передано по проводам и преобразовано обратно в механическое движение в другом месте. Проверка опыта возможна при наличии двух демонстрационных гальванометров и соединительных проводов.

Ответ: Явление объясняется тем, что принудительное колебание катушки первого гальванометра в его магнитном поле индуцирует в замкнутой цепи переменный электрический ток (явление электромагнитной индукции, гальванометр работает как генератор). Этот ток, протекая через катушку второго гальванометра, находящуюся в своем магнитном поле, создает переменный вращающий момент, который заставляет стрелку второго прибора колебаться (гальванометр работает как двигатель).