Номер 3.77, страница 64 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 3. Электромагнетизм. Электромагнитная индукция - номер 3.77, страница 64.

Условие.

3.77. В одном из опытов Фарадея при внесении магнита в катушку стрелка гальванометра отклоняется вправо (рис. 3.30). Каким будет отклонение стрелки гальванометра, если магнит:

а) неподвижен в катушке;

б) вынимают из катушки?

Рис. 3.30

Решение.

Решение

В основе явления, описанного в задаче, лежит закон электромагнитной индукции Фарадея. Согласно этому закону, в замкнутом проводящем контуре (катушке) возникает электрический ток (индукционный ток) тогда и только тогда, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий этот контур. Наличие тока регистрируется гальванометром.

а)

Если магнит неподвижен в катушке, то создаваемое им магнитное поле, пронизывающее витки катушки, не изменяется со временем. Это означает, что магнитный поток $ \Phi $ через катушку постоянен ($ \Delta\Phi = 0 $). Поскольку индукционный ток возникает только при изменении магнитного потока ($ I_i \sim \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $), в данном случае ток в цепи будет отсутствовать. Стрелка гальванометра, ранее отклонившаяся, вернется в нулевое положение.

Ответ: стрелка гальванометра не будет отклоняться (будет находиться на нуле).

б)

Когда магнит вынимают из катушки, магнитный поток, пронизывающий ее, снова изменяется — он уменьшается. Это изменение магнитного потока приводит к возникновению индукционного тока. Направление этого тока определяется правилом Ленца: индукционный ток создает магнитное поле, которое стремится скомпенсировать изменение внешнего магнитного потока.

При внесении магнита северным полюсом (N) в катушку (как в условии), стрелка отклонялась вправо. Это соответствовало направлению тока, создающего магнитное поле, которое противодействовало увеличению магнитного потока.

При вынимании магнита из катушки происходит уменьшение магнитного потока. Согласно правилу Ленца, индукционный ток теперь создаст магнитное поле, которое будет стремиться поддержать убывающий поток, то есть будет сонаправлено с полем магнита. Это означает, что направление индукционного тока изменится на противоположное по сравнению с первоначальным. Следовательно, стрелка гальванометра отклонится в противоположную сторону.

Ответ: стрелка гальванометра отклонится влево.