Номер 3, страница 50, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. Можно ли получить переменный ток в неподвижной рамке? Если да, то каким образом?

3. Да, можно получить переменный ток в неподвижной рамке. Возникновение индукционного тока в замкнутом контуре (каким является рамка) подчиняется закону электромагнитной индукции Фарадея. Согласно этому закону, ЭДС индукции ($ε_i$), а следовательно и индукционный ток, возникают при любом изменении магнитного потока ($Φ$), пронизывающего контур:

$ε_i = - \frac{dΦ}{dt}$

Магнитный поток определяется формулой:

$Φ = B \cdot S \cdot \cos α$

где $\text{B}$ – индукция магнитного поля, $\text{S}$ – площадь рамки, $α$ – угол между вектором магнитной индукции и нормалью (перпендикуляром) к плоскости рамки.

Для того чтобы ток был переменным, необходимо, чтобы магнитный поток изменялся периодически, меняя знак. Поскольку рамка неподвижна, её площадь $\text{S}$ и ориентация в пространстве постоянны. Следовательно, для изменения магнитного потока $Φ$ нужно изменять либо величину магнитной индукции $\text{B}$, либо её направление относительно рамки (угол $α$).

Это можно сделать следующими способами:

1. Изменение величины магнитного поля. Поместить неподвижную рамку в переменное магнитное поле. Например, такое поле создается другим проводником (соленоидом), по которому пропускают переменный ток. Изменение тока в соленоиде вызовет изменение создаваемого им магнитного поля, что приведет к изменению магнитного потока через рамку и возникновению в ней переменного индукционного тока.

2. Изменение направления магнитного поля. Вращать источник магнитного поля (например, постоянный магнит или электромагнит) рядом с неподвижной рамкой. В этом случае будет изменяться угол $α$ между вектором магнитной индукции и нормалью к рамке, что вызовет периодическое изменение магнитного потока и, как следствие, появление переменного тока в рамке. Этот принцип используется в большинстве промышленных генераторов переменного тока, где статор (неподвижная часть) содержит обмотки, в которых индуцируется ток, а ротор (вращающаяся часть) является источником магнитного поля (электромагнитом или постоянным магнитом).

Ответ: Да, можно. Для этого необходимо изменять магнитный поток, пронизывающий неподвижную рамку. Этого можно достичь либо поместив рамку в переменное во времени магнитное поле, либо вращая источник магнитного поля (например, постоянный магнит) вблизи рамки.