Номер 1798, страница 212 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Электромагнитное поле и электромагнитные волны. 64. Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция. Переменный ток. Передача электрической энергии. Трансформатор - номер 1798, страница 212.

Решение.

Решение

1. Определение направления индукционного тока по правилу правой руки.
Для определения направления индукционного тока в проводнике, движущемся в магнитном поле, применяется правило правой руки. Оно формулируется следующим образом: если расположить правую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $\text{B}$ входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению скорости движения проводника $\text{v}$, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление индукционного тока $\text{I}$.
Применим это правило к нашей задаче:
1. Линии магнитной индукции направлены от северного полюса (N) к южному (S), то есть вправо. Располагаем правую руку так, чтобы ладонь была обращена влево, и эти линии входили в нее.
2. Проводник движется вверх. Направляем четыре вытянутых пальца вверх, по направлению скорости $\text{v}$.
3. В таком положении большой палец будет указывать на нас, то есть из плоскости рисунка.
Следовательно, индукционный ток в проводнике направлен перпендикулярно плоскости рисунка, на наблюдателя.

Ответ: Индукционный ток в проводнике направлен на наблюдателя (из плоскости рисунка).

2. Доказательство того, что правило правой руки вытекает из закона Ленца.
Закон Ленца гласит, что возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. В данном случае возникновение тока обусловлено движением проводника. Следовательно, индукционный ток должен создать силу, которая препятствует этому движению.
1. Проводник движется вверх. Значит, сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля (сила Ампера $F_A$), должна быть направлена в противоположную сторону, то есть вниз.
2. Теперь воспользуемся правилом левой руки для определения направления тока, при котором на проводник будет действовать сила Ампера, направленная вниз. Правило левой руки гласит: если расположить левую руку так, чтобы линии магнитной индукции $\text{B}$ входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по току $\text{I}$, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы Ампера $F_A$.
3. Применим это правило:
- Линии магнитной индукции $\text{B}$ направлены вправо, значит, располагаем левую руку ладонью влево.
- Сила Ампера $F_A$ направлена вниз, значит, большой палец левой руки должен быть направлен вниз.
- В таком положении четыре вытянутых пальца будут направлены на нас, из плоскости рисунка.
4. Таким образом, для того чтобы сила Ампера противодействовала движению, индукционный ток должен быть направлен на наблюдателя.
Этот результат полностью совпадает с результатом, полученным по правилу правой руки. Это доказывает, что правило правой руки является прямым следствием более фундаментального закона Ленца.

Ответ: Согласно закону Ленца, на движущийся вверх проводник должна действовать сила Ампера, направленная вниз. По правилу левой руки такая сила возникает при токе, направленном на наблюдателя. Это совпадает с результатом применения правила правой руки, что и доказывает их взаимосвязь.