Номер 61.10, страница 217 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 8. Магнитные и электромагнитные явления. Параграф 61. Электромагнитная индукция - номер 61.10, страница 217.

Условие.

61.10 [н] Какие силы — притяжения или отталкивания — возникают между контурами А и В (см. рис. VIII-26) при увеличении магнитного потока; при его уменьшении?

Рис. VIII-26

Решение.

Решение 4.

Решение 7.

Для решения задачи воспользуемся правилом Ленца и правилом взаимодействия параллельных токов (или магнитных полей).

В контуре А, который подключен к источнику, течет постоянный ток $I_A$. Направление тока по правилам для электрической цепи — от положительного полюса источника к отрицательному. Глядя на рисунок, можно определить, что в передней, видимой нам части витков, ток направлен вверх. Применяя правило правой руки (или правило буравчика) к контуру А, определяем направление создаваемого им магнитного поля. Внутри контура вектор магнитной индукции $B_A$ направлен влево. Это магнитное поле пронизывает замкнутый контур В, создавая в нем магнитный поток $\Phi_B$.

при увеличении магнитного потока

Увеличение магнитного потока через контур В происходит, например, при уменьшении сопротивления реостата $R$, что приводит к увеличению тока $I_A$ в контуре А. Согласно правилу Ленца, в контуре В возникает индукционный ток $I_B$ такого направления, чтобы своим собственным магнитным полем $B_B$ противодействовать изменению внешнего магнитного потока. Так как внешний поток $\Phi_B$, созданный полем $B_A$ (направленным влево), увеличивается, то индуцированное магнитное поле $B_B$ будет направлено в противоположную сторону, то есть вправо.

Чтобы создать магнитное поле $B_B$, направленное вправо, индукционный ток $I_B$ в передней части витков контура В должен быть направлен вниз (согласно правилу правой руки). В то же время ток $I_A$ в передней части контура А направлен вверх. Токи в ближайших друг к другу участках контуров А и В текут в противоположных направлениях. Проводники с противоположно направленными токами отталкиваются. Следовательно, между контурами А и В возникает сила отталкивания.

Альтернативное объяснение через магнитные полюса: контур А создает магнитное поле, у которого слева — северный полюс (N), справа — южный (S). Индуцированное поле в контуре В направлено вправо, значит, у контура В слева будет южный полюс (S), а справа — северный (N). Однако, так как поле $B_B$ противодействует полю $B_A$, то контуры оказываются обращены друг к другу одноименными полюсами (N контура A к N индуцированного поля B). Одноименные полюса отталкиваются.

Ответ: при увеличении магнитного потока между контурами возникают силы отталкивания.

при его уменьшении

Уменьшение магнитного потока через контур В происходит, например, при увеличении сопротивления реостата $R$, что приводит к уменьшению тока $I_A$ в контуре А. Согласно правилу Ленца, возникающий в контуре В индукционный ток $I_B$ будет создавать собственное магнитное поле $B_B$, которое стремится поддержать убывающий внешний поток. Так как внешний поток, направленный влево, уменьшается, индуцированное поле $B_B$ будет сонаправлено с ним, то есть тоже направлено влево.

Чтобы создать магнитное поле $B_B$, направленное влево, индукционный ток $I_B$ в передней части витков контура В должен быть направлен вверх. Ток $I_A$ в передней части контура А также направлен вверх. Токи в ближайших друг к другу участках контуров А и В текут в одном направлении. Проводники с сонаправленными токами притягиваются. Следовательно, между контурами А и В возникает сила притяжения.

Альтернативное объяснение через магнитные полюса: контур А имеет северный полюс (N) слева. Индуцированное поле в контуре В направлено влево, чтобы поддержать ослабевающее поле контура А. Это означает, что контур В создает свое магнитное поле так, что его южный полюс (S) обращен к северному полюсу (N) контура А. Разноименные полюса притягиваются.

Ответ: при уменьшении магнитного потока между контурами возникают силы притяжения.