Номер 61.6, страница 216 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

61.6 [н] Как направлены линии индукции магнитного поля, созданного контуром А, по которому проходит постоянный ток (см. рис. VIII-26)? Перечислите все возможные способы изменения магнитного потока, пронизывающего контур B.

Рис. VIII-26

Как направлены линии индукции магнитного поля, созданного контуром А, по которому проходит постоянный ток?

На схеме электрической цепи показан источник постоянного тока. Длинная черта обозначает положительный полюс, а короткая – отрицательный. При замкнутом ключе K электрический ток в цепи направлен от положительного полюса к отрицательному. Таким образом, в контуре А ток течет от нижнего вывода к верхнему. В передней (ближайшей к нам) части витка ток направлен вверх.

Для определения направления линий индукции магнитного поля $\vec{B}$, создаваемого круговым током, можно использовать правило правой руки (правило буравчика). Если мысленно обхватить виток контура А ладонью правой руки так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока в витке, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$ внутри контура.

Применяя это правило к контуру А, находим, что внутри витка линии магнитной индукции направлены справа налево. Эти линии пронизывают и контур В. Линии индукции магнитного поля являются замкнутыми, поэтому вне контура А они направлены в противоположную сторону, то есть слева направо.

Ответ: Линии магнитной индукции, создаваемые током в контуре А, являются замкнутыми. Внутри контура А (а значит, и внутри контура В) они направлены справа налево. Вне контура А они направлены слева направо.

Перечислите все возможные способы изменения магнитного потока, пронизывающего контур В.

Магнитный поток ($\Phi$) — это физическая величина, характеризующая поток вектора магнитной индукции через некоторую поверхность. Для однородного поля и плоского контура он рассчитывается по формуле: $\Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha)$, где $B$ — модуль вектора магнитной индукции, $S$ — площадь контура, а $\alpha$ — угол между направлением поля (вектором $\vec{B}$) и нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура.

Магнитное поле, пронизывающее контур B, создается током в контуре А. Следовательно, для изменения магнитного потока $\Phi$ через контур B необходимо изменить хотя бы один из параметров:

• величину магнитной индукции $B$;
• площадь контура $S$;
• ориентацию контура в пространстве (угол $\alpha$).

Рассмотрим возможные способы:

1. Изменение силы тока в контуре А. Величина магнитной индукции $B$ прямо пропорциональна силе тока $I$ в контуре А. Силу тока можно изменить:

а) Замыкая или размыкая ключ K. При замыкании ключа ток в цепи возрастает от 0 до установившегося значения, а при размыкании — спадает до 0. Это резкое изменение тока вызывает изменение магнитного поля и, соответственно, магнитного потока через контур B.

б) Изменяя сопротивление реостата R. Перемещение ползунка реостата изменяет сопротивление цепи. Согласно закону Ома для полной цепи ($I = \mathcal{E}/R_{полн}$), изменение сопротивления $R$ приведет к плавному изменению силы тока $I$ в контуре А, а значит, и к изменению магнитного потока через контур В.

2. Изменение взаимного расположения контуров.

а) Перемещение контуров друг относительно друга. Магнитное поле, создаваемое контуром А, ослабевает с расстоянием. Поэтому, если перемещать контур В вдоль общей оси (приближать к А или удалять от него), магнитный поток через В будет изменяться.

б) Вращение одного контура относительно другого. Если вращать контур В (или А) вокруг оси, не совпадающей с осью симметрии контуров, будет изменяться угол $\alpha$ между вектором $\vec{B}$ и нормалью к плоскости контура В. Это приведет к изменению косинуса в формуле и, как следствие, к изменению магнитного потока.

3. Деформация контура В. Если контур В не является жестким, можно изменять его форму, что приведет к изменению его площади $S$ и, следовательно, к изменению пронизывающего его магнитного потока.

Ответ: Возможные способы изменения магнитного потока, пронизывающего контур В:

1. Замыкание или размыкание ключа K.

2. Изменение силы тока в контуре А с помощью реостата R.

3. Изменение расстояния между контурами А и В.

4. Вращение одного контура относительно другого.

5. Изменение площади контура В путем его деформации.