Номер 2, страница 152, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 8. Электромагнитные явления. Параграф 84. Решение задач. Задачи для самостоятельного решения - номер 2, страница 152.

Условие.

2. Что происходит с магнитным потоком, пронизывающим рамку, находящуюся вблизи проводника с током, если рамка: 1) движется в одной плоскости с проводником по направлению от него; 2) движется в одной плоскости с проводником по направлению вверх; 3) вращается относительно проводника; 4) вращается относительно стороны $AB$?

Решение.

Для анализа поведения магнитного потока $\Phi_B$ вспомним, что он зависит от модуля вектора магнитной индукции $\text{B}$, площади $\text{S}$, пронизываемой полем, и угла $\alpha$ между вектором индукции $\vec{B}$ и нормалью к площадке $\vec{n}$: $\Phi_B = \int_S B \cos\alpha dS$. Прямой длинный проводник с током $\text{I}$ создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого убывает с расстоянием $\text{r}$ от проводника по закону $B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r}$. По правилу правой руки, если ток течет вниз (как показано стрелкой), то справа от проводника вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен перпендикулярно плоскости рисунка, от нас.

1) движется в одной плоскости с проводником по направлению от него;
Когда рамка движется от проводника, расстояние $\text{r}$ от каждой точки рамки до проводника увеличивается. Так как величина магнитной индукции $\text{B}$ обратно пропорциональна расстоянию $\text{r}$, поле, пронизывающее рамку, ослабевает. Угол между полем и нормалью к рамке, а также площадь рамки остаются постоянными. Следовательно, магнитный поток через рамку уменьшается.
Ответ: магнитный поток уменьшается.

2) движется в одной плоскости с проводником по направлению вверх;
При движении рамки вверх, параллельно проводнику, расстояние $\text{r}$ от любой точки рамки до проводника не изменяется. Магнитное поле, создаваемое длинным прямым проводником, одинаково во всех точках на одинаковом расстоянии от него. Таким образом, величина индукции $\text{B}$ в каждой точке рамки остается постоянной. Угол и площадь также не меняются. Следовательно, магнитный поток через рамку не изменяется.
Ответ: магнитный поток не изменяется.

3) вращается относительно проводника;
Если рамка вращается вокруг проводника как вокруг оси, то каждая точка рамки движется по окружности, и ее расстояние $\text{r}$ до проводника остается постоянным. Это означает, что модуль индукции $\text{B}$ для каждой точки рамки не меняется. Направление вектора индукции $\vec{B}$ (по касательной к окружности) и направление нормали к плоскости рамки $\vec{n}$ изменяются синхронно, так что угол между ними в каждой точке рамки остается постоянным. Таким образом, магнитный поток $\Phi_B = \int_S \vec{B} \cdot d\vec{S}$ остается неизменным.
Ответ: магнитный поток не изменяется.

4) вращается относительно стороны AB?
Сторона AB параллельна проводнику и служит осью вращения. В начальном положении вектор магнитной индукции $\vec{B}$ перпендикулярен плоскости рамки. При вращении рамки вокруг стороны AB изменяется угол $\alpha$ между вектором $\vec{B}$ и нормалью к плоскости рамки $\vec{n}$. Магнитный поток, пропорциональный $\cos\alpha$, будет изменяться. При повороте из плоскости рисунка угол $\alpha$ увеличивается от $\text{0}$, а $\cos\alpha$ уменьшается, что приводит к уменьшению магнитного потока.
Ответ: магнитный поток изменяется (уменьшается).