Номер 918, 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 918, страница 122.

Условие.

при возможности проверить.

918. Почему колебания стрелки компаса быстрее затухают, если корпус прибора латунный, и медленнее, если корпус прибора пластмассовый?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Решение

Данное явление объясняется возникновением вихревых индукционных токов (токов Фуко) в проводящем материале корпуса компаса под действием переменного магнитного поля колеблющейся стрелки.

Стрелка компаса — это постоянный магнит. Когда она совершает колебания, она создает вокруг себя переменное магнитное поле, которое пронизывает корпус прибора.

Если корпус прибора латунный:

Латунь является сплавом металлов и, следовательно, хорошим проводником электрического тока. Согласно закону электромагнитной индукции, переменное магнитное поле колеблющейся стрелки индуцирует в объеме латунного корпуса замкнутые вихревые токи. В соответствии с правилом Ленца, эти токи создают собственное магнитное поле, которое направлено так, чтобы противодействовать изменению магнитного потока, их породившего. Это означает, что магнитное поле вихревых токов тормозит движение стрелки. Кинетическая энергия колебаний стрелки преобразуется в тепловую энергию, нагревающую корпус. Этот процесс называется электромагнитным демпфированием (торможением), и именно он является причиной быстрого затухания колебаний.

Если корпус прибора пластмассовый:

Пластмасса является диэлектриком, то есть веществом, которое очень плохо проводит электрический ток (имеет огромное удельное сопротивление). Поэтому переменное магнитное поле стрелки не может создать в пластмассовом корпусе сколько-нибудь значительные вихревые токи. В результате эффект электромагнитного демпфирования практически отсутствует. Колебания стрелки затухают значительно медленнее, и основными причинами затухания в этом случае являются силы трения в опоре стрелки и сопротивление воздуха.

Ответ: В латунном (металлическом) корпусе колеблющаяся магнитная стрелка наводит вихревые индукционные токи (токи Фуко). Эти токи создают собственное магнитное поле, которое тормозит движение стрелки, вызывая быстрое затухание колебаний (электромагнитное демпфирование). В пластмассовом корпусе, который является диэлектриком, индукционные токи не возникают, поэтому электромагнитное торможение отсутствует, и колебания затухают медленно.