Номер 5, страница 207 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

5. В чем заключается закон электромагнитной индукции?

Решение

Закон электромагнитной индукции, открытый Майклом Фарадеем, является фундаментальным законом электродинамики. Он описывает возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную этим контуром.

Словесная формулировка закона: Электродвижущая сила индукции, возникающая в замкнутом контуре, равна по модулю и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Математически закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) выражается формулой:

$\mathcal{E}_i = - \frac{d\Phi}{dt}$

где $\mathcal{E}_i$ — мгновенное значение ЭДС индукции (в Вольтах, В), а $\frac{d\Phi}{dt}$ — производная магнитного потока по времени, то есть мгновенная скорость его изменения.

Если рассматривать среднюю ЭДС за конечный промежуток времени $\Delta t$, формула принимает вид:

$\mathcal{E}_i = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$

В этой формуле:
• $\mathcal{E}_i$ — средняя ЭДС индукции.
• $\Delta \Phi = \Phi_2 - \Phi_1$ — изменение магнитного потока за время $\Delta t$ (в Веберах, Вб).
• $\Delta t$ — промежуток времени (в секундах, с).

Магнитный поток ($\Phi$) зависит от трех параметров: $\Phi = B \cdot S \cdot \cos\alpha$. Следовательно, ЭДС индукции возникает при изменении хотя бы одного из них:
1. Индукции магнитного поля $B$ (например, при движении магнита относительно катушки).
2. Площади контура $S$, пронизываемой полем (например, при деформации контура).
3. Угла $\alpha$ между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости контура (например, при вращении рамки в магнитном поле, на чем основана работа электрогенераторов).

Знак «минус» в формуле выражает правило Ленца. Согласно этому правилу, индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, который вызвал этот ток. Это правило является следствием закона сохранения энергии.

Ответ:

Закон электромагнитной индукции заключается в том, что при любом изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур, в этом контуре возникает ЭДС индукции. Величина этой ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, а её направление (и направление создаваемого ею индукционного тока) таково, что оно препятствует этому изменению (правило Ленца). Математически закон выражается формулой $\mathcal{E}_i = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$.