Номер 1801, 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 1801, страница 212.

Решение.

В основе явления электромагнитной индукции лежит закон Фарадея, согласно которому в замкнутом проводящем контуре возникает электрический ток (индукционный ток) тогда, когда изменяется магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром.

Магнитный поток $ \Phi $ через плоскую рамку площадью $ S $, помещённую в однородное магнитное поле с индукцией $ B $, определяется формулой: $ \Phi = B \cdot S \cdot \cos\alpha $ где $ \alpha $ — угол между вектором магнитной индукции $ \vec{B} $ и нормалью (перпендикуляром) $ \vec{n} $ к плоскости рамки.

Таким образом, для возникновения индукционного тока необходимо, чтобы изменялась хотя бы одна из величин: индукция магнитного поля $ B $, площадь рамки $ S $ или угол $ \alpha $. В условиях задачи поле однородно ($ B = \text{const} $), и рамка жесткая ($ S = \text{const} $). Следовательно, индукционный ток может возникнуть только при изменении угла $ \alpha $.

а) перемещать поступательно;

При поступательном движении рамки в однородном магнитном поле её ориентация в пространстве не меняется. Это означает, что угол $ \alpha $ между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции остается постоянным. Поскольку $ B $, $ S $ и $ \cos\alpha $ не изменяются, магнитный поток $ \Phi $ через рамку также остается постоянным ($ \Delta\Phi = 0 $). В соответствии с законом электромагнитной индукции, ЭДС индукции $ E_i = -\frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $ равна нулю, и ток в рамке не возникает.

Ответ: Индукционный ток возникать не будет.

б) вращать вокруг любой оси, параллельной магнитному полю;

На рисунке вектор магнитной индукции $ \vec{B} $ направлен перпендикулярно плоскости чертежа (от наблюдателя). Ось вращения, параллельная магнитному полю, также будет перпендикулярна плоскости чертежа. При вращении рамки вокруг такой оси её плоскость будет "скользить" сама по себе, не меняя своей ориентации относительно линий магнитного поля. Угол $ \alpha $ между нормалью к плоскости рамки и вектором $ \vec{B} $ останется неизменным. Следовательно, магнитный поток $ \Phi = B S \cos\alpha $ не изменяется ($ \Delta\Phi = 0 $), и индукционный ток не возникает.

Ответ: Индукционный ток возникать не будет.

в) вращать вокруг любой оси, перпендикулярной магнитному полю?

Ось вращения перпендикулярна магнитному полю, то есть лежит в плоскости рисунка. При вращении рамки вокруг такой оси её плоскость будет изменять свой угол по отношению к линиям магнитной индукции. Угол $ \alpha $ между нормалью к рамке и вектором $ \vec{B} $ будет непрерывно изменяться во времени (например, от $ 0^\circ $ до $ 180^\circ $ и обратно). Из-за изменения угла $ \alpha $ будет изменяться и косинус этого угла $ \cos\alpha $, а значит, будет изменяться и магнитный поток $ \Phi(t) = B S \cos(\alpha(t)) $. Изменение магнитного потока ($ \frac{d\Phi}{dt} \neq 0 $) приведет к возникновению в рамке ЭДС индукции $ E_i $ и, как следствие, индукционного тока.

Ответ: Индукционный ток будет возникать.