Номер 11, страница 159, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 25. Электромагнитная индукция - номер 11, страница 159.

Условие.

11. Как изменить направление индукционного тока в замкнутой проволочной катушке при перемещении полосового магнита?

Решение.

Направление индукционного тока в замкнутом контуре определяется правилом Ленца. Согласно этому правилу, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданное им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток. Магнитный поток $\Phi$ зависит от вектора магнитной индукции $\vec{B}$ внешнего поля (создаваемого полосовым магнитом) и от ориентации катушки. ЭДС индукции, вызывающая ток, определяется законом электромагнитной индукции Фарадея: $ \mathcal{E}_{ind} = - \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $. Направление тока напрямую зависит от знака ЭДС. Следовательно, чтобы изменить направление индукционного тока, необходимо изменить знак изменения магнитного потока ($\Delta\Phi$) или, другими словами, изменить характер взаимодействия магнитного поля с катушкой. Этого можно достичь двумя основными способами.

1. Изменить направление движения магнита на противоположное.

Если вдвигать магнит в катушку (например, северным полюсом), то магнитный поток через катушку увеличивается. Индукционный ток создаст собственное магнитное поле, которое, по правилу Ленца, будет препятствовать этому увеличению. Для этого поле катушки будет направлено навстречу полю магнита, создавая отталкивающую силу (у торца катушки образуется одноименный полюс – северный).

Если же начать выдвигать тот же магнит из катушки, то магнитный поток будет уменьшаться. В этом случае индукционный ток создаст магнитное поле, которое будет стремиться скомпенсировать это уменьшение, то есть будет сонаправлено с полем магнита, создавая притягивающую силу (у торца катушки образуется разноименный полюс – южный).

Так как в первом и втором случае полярность магнитного поля, создаваемого катушкой, меняется на противоположную, то и направление индукционного тока в ней также меняется на противоположное.

Ответ: Необходимо изменить направление движения магнита относительно катушки на противоположное (например, вместо вдвигания магнита начать его выдвигать).

2. Изменить полюс магнита, обращенный к катушке.

Оставим направление движения прежним (например, будем вдвигать магнит в катушку), но повернем магнит на 180°, чтобы к катушке был обращен другой полюс (южный вместо северного). Магнитные линии поля входят в южный полюс, то есть вектор магнитной индукции $\vec{B}$ у этого полюса направлен противоположно по сравнению с северным полюсом.

При вдвигании магнита южным полюсом, магнитный поток через катушку (направленный уже в другую сторону) также будет увеличиваться. Индукционный ток создаст поле, препятствующее этому увеличению, то есть у торца катушки возникнет отталкивающий южный полюс.

Сравнивая этот результат с первоначальным опытом (вдвигание северного полюса, при котором у катушки образовывался северный полюс), мы видим, что полярность индуцированного поля изменилась. Следовательно, направление индукционного тока также изменилось на противоположное.

Ответ: Необходимо, не меняя направления движения, изменить полюс магнита, обращенный к катушке, на противоположный (то есть повернуть магнит).