Номер 4, страница 158, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 25. Электромагнитная индукция - номер 4, страница 158.

Условие.

4. Будет ли изменяться после толчка скорость стержня 1 в описанной выше ситуации? Если будет, то как: увеличиваться или уменьшаться?

Решение.

Решение

Да, скорость стержня 1 после толчка будет изменяться. Она будет уменьшаться.
Данный вопрос относится к явлению электромагнитной индукции. Хотя в самом вопросе не приводится описание установки, стандартная ситуация, к которой относится такой вопрос, следующая: проводящий стержень 1 скользит по двум параллельным проводящим рельсам, замкнутым с одной стороны. Вся система находится в однородном магнитном поле, вектор индукции которого $\vec{B}$ перпендикулярен плоскости, в которой происходит движение.
Рассмотрим физические процессы, происходящие после того, как стержню сообщили начальную скорость:
1. При движении стержня со скоростью $\vec{v}$ в магнитном поле, на свободные заряды в проводнике действует сила Лоренца. Это приводит к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) индукции на концах стержня. Величина этой ЭДС прямо пропорциональна скорости стержня:
$\mathcal{E}_{инд} = B \cdot L \cdot v$
где $\text{B}$ – индукция магнитного поля, $\text{L}$ – длина стержня, $\text{v}$ – его скорость.
2. Поскольку стержень и рельсы образуют замкнутый контур с некоторым сопротивлением $\text{R}$, возникшая ЭДС вызывает в контуре индукционный ток $\text{I}$. По закону Ома для полной цепи:
$I = \frac{\mathcal{E}_{инд}}{R} = \frac{B \cdot L \cdot v}{R}$
3. На стержень, по которому течет ток $\text{I}$, со стороны магнитного поля действует сила Ампера $\vec{F_A}$. Согласно правилу Ленца, направление индукционного тока таково, что его действие противодействует причине, его вызывающей (в данном случае – движению стержня). Поэтому сила Ампера будет направлена в сторону, противоположную направлению скорости $\vec{v}$. Величина этой силы равна:
$F_A = I \cdot B \cdot L = \left(\frac{B \cdot L \cdot v}{R}\right) \cdot B \cdot L = \frac{B^2 L^2 v}{R}$
4. Эта сила Ампера является тормозящей силой. Согласно второму закону Ньютона ($F=ma$), она вызывает замедление стержня, то есть его ускорение направлено против скорости. В результате скорость стержня будет уменьшаться. Кинетическая энергия стержня при этом будет преобразовываться во внутреннюю энергию (теплоту), выделяющуюся в контуре согласно закону Джоуля–Ленца.
Таким образом, после начального толчка скорость стержня будет непрерывно уменьшаться из-за электромагнитного торможения.

Ответ: Да, скорость стержня 1 после толчка будет изменяться; она будет уменьшаться.