Номер 3, страница 39 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Магнит:

3. Почему закон электромагнитной индукции формулируется для ЭДС, а не для силы тока?

Закон электромагнитной индукции устанавливает прямую связь между скоростью изменения магнитного потока через замкнутый контур и возникающей в этом контуре электродвижущей силой (ЭДС). Это фундаментальное соотношение, выражаемое формулой Фарадея:

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

где $ \mathcal{E}_{i} $ — это ЭДС индукции, а $ \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $ — скорость изменения магнитного потока.

Причина, по которой закон формулируется именно для ЭДС, а не для силы тока, заключается в следующем:

1. ЭДС является первопричиной. Изменение магнитного потока порождает вихревое электрическое поле. Работа сил этого поля по перемещению единичного заряда вдоль контура и есть ЭДС. Таким образом, ЭДС — это непосредственное, первичное следствие изменения магнитного потока. Она возникает всегда, как только меняется магнитный поток, пронизывающий контур.
2. Независимость ЭДС от свойств контура. Величина наведенной ЭДС определяется исключительно скоростью изменения магнитного потока и геометрией контура (например, количеством витков в катушке). Она совершенно не зависит от материала, из которого изготовлен проводник, его сечения или температуры, то есть от его электрического сопротивления.
3. Сила тока — это следствие, зависящее от параметров цепи. Индукционный ток возникает только в том случае, если контур замкнут и является проводящим. Его величина определяется по закону Ома для полной цепи:

$ I = \frac{\mathcal{E}_{i}}{R} $

Здесь $ R $ — полное сопротивление контура. Из формулы видно, что сила тока $ I $ зависит не только от ЭДС ($ \mathcal{E}_{i} $), но и от сопротивления $ R $. Это означает, что при одной и той же скорости изменения магнитного потока (и, следовательно, при одинаковой ЭДС) в двух разных контурах (например, медном и стальном) возникнут токи разной силы. Более того, если контур разомкнуть ($ R \to \infty $), то индукционный ток будет равен нулю, хотя ЭДС на концах разомкнутого проводника будет по-прежнему существовать.

Таким образом, формулировка закона для ЭДС делает его универсальным и фундаментальным, описывающим саму суть явления. Сила тока же является вторичной, производной величиной, зависящей от конкретных свойств электрической цепи.

Ответ: Закон электромагнитной индукции формулируется для ЭДС, так как ЭДС является первичной и фундаментальной характеристикой этого явления, зависящей только от скорости изменения магнитного потока. Сила тока, в свою очередь, является следствием возникновения ЭДС, и ее величина дополнительно зависит от свойств самого проводника (в частности, от его сопротивления), что делает ее менее фундаментальной характеристикой.