Номер 61.11, страница 217 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 61. Электромагнитная индукция. Глава 8. Магнитные и электромагнитные явления - номер 61.11, страница 217.

61.11 [н] На основе схемы, представленной на рисунке VIII-26, попытайтесь самостоятельно сформулировать 1–2 задачи на определение направления индукционного тока в контуре B, используя известные вам способы изменения магнитного потока, не упомянутые в задачах 61.7 и 67.9.

B

A

K

R

Рис. VIII-26

Задача 1

В схеме, изображенной на рисунке, ключ К замкнут. Каково будет направление индукционного тока в контуре В, если ползунок реостата R перемещать влево, уменьшая сопротивление цепи?

Решение

1. Определим направление тока в контуре А. Согласно схеме, ток течет от положительного полюса источника (длинная черта) к отрицательному (короткая черта). В витках катушки А, если смотреть со стороны катушки В, ток будет направлен по часовой стрелке.

2. По правилу правой руки определим направление вектора магнитной индукции $\vec{B}_A$, создаваемого током в контуре А. Если обхватить катушку А ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току, то отставленный большой палец покажет направление поля внутри катушки. Таким образом, магнитное поле $\vec{B}_A$ направлено влево.

3. Это магнитное поле пронизывает контур В, создавая в нем магнитный поток $\Phi_B$, также направленный влево.

4. При перемещении ползунка реостата R влево, его сопротивление уменьшается. Согласно закону Ома для полной цепи $I_A = \frac{\mathcal{E}}{R_{полн}}$, где $R_{полн}$ — полное сопротивление цепи А, сила тока в контуре А возрастает.

5. Возрастание тока $I_A$ приводит к увеличению индукции создаваемого им магнитного поля $\vec{B}_A$. Следовательно, магнитный поток $\Phi_B$ через контур В, направленный влево, увеличивается ($\Delta\Phi_B > 0$).

6. Согласно правилу Ленца, возникающий в контуре В индукционный ток $I_B$ должен создавать собственное магнитное поле $\vec{B}_B$, которое препятствует изменению магнитного потока. Так как поток влево увеличивается, поле $\vec{B}_B$ должно быть направлено в противоположную сторону, то есть вправо.

7. Снова применяя правило правой руки для контура В, находим направление индукционного тока $I_B$. Чтобы поле $\vec{B}_B$ было направлено вправо, ток в контуре В (если смотреть со стороны контура А) должен течь против часовой стрелки.

Ответ: индукционный ток в контуре В будет направлен против часовой стрелки, если смотреть со стороны контура А.

Задача 2

В схеме, изображенной на рисунке, ключ К замкнут, а сопротивление реостата R постоянно. Каково будет направление индукционного тока в контуре В, если контур В отодвигать от контура А?

Решение

1. Как и в предыдущей задаче, ток в контуре А течет по часовой стрелке (если смотреть со стороны контура В), а создаваемое им магнитное поле $\vec{B}_A$ внутри катушек направлено влево.

2. Магнитное поле $\vec{B}_A$ пронизывает контур В, создавая в нем магнитный поток $\Phi_B$, направленный влево.

3. Когда контур В отодвигают от контура А, он попадает в область более слабого магнитного поля, так как индукция поля, создаваемого катушкой, убывает с расстоянием. Следовательно, магнитный поток $\Phi_B$ через контур В, направленный влево, уменьшается ($\Delta\Phi_B < 0$).

4. Согласно правилу Ленца, индукционный ток $I_B$ в контуре В создаст такое собственное магнитное поле $\vec{B}_B$, которое будет стремиться скомпенсировать это уменьшение. То есть поле $\vec{B}_B$ будет сонаправлено с полем $\vec{B}_A$ — направлено влево.

5. По правилу правой руки, для создания в контуре В магнитного поля, направленного влево, индукционный ток $I_B$ должен течь в том же направлении, что и ток в контуре А. То есть, если смотреть со стороны контура А, ток будет направлен по часовой стрелке.

Ответ: индукционный ток в контуре В будет направлен по часовой стрелке, если смотреть со стороны контура А.