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

Часть 2. Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 25. Электромагнитная индукция - номер 8, страница 158.

Условие.

8. Опишите все возможные случаи, при которых в проволочной рамке, находящейся в магнитном поле, возникает индукционный ток.

Решение.

Решение

Индукционный ток в замкнутом проводящем контуре (проволочной рамке) возникает в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея. Этот закон гласит, что электродвижущая сила (ЭДС) индукции, а следовательно, и индукционный ток, появляются при любом изменении магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную этим контуром.

Магнитный поток $Φ_B$ через плоскую рамку площадью $\text{S}$, находящуюся в однородном магнитном поле с индукцией $\text{B}$, определяется формулой:

$Φ_B = B \cdot S \cdot \cos(α)$

где $α$ – угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и нормалью (перпендикуляром) $\vec{n}$ к плоскости рамки.

Из формулы следует, что индукционный ток возникает, когда изменяется хотя бы одна из трех величин, определяющих магнитный поток. Рассмотрим все возможные случаи.

1. Изменение модуля вектора магнитной индукции ($\text{B}$)

Индукционный ток возникнет, если величина магнитного поля, пронизывающего рамку, изменяется со временем. Это может происходить, например, когда рамка неподвижна, а источник магнитного поля (постоянный магнит или электромагнит) приближается к рамке или удаляется от нее; или когда сила тока в катушке электромагнита, создающего поле, изменяется; или когда рамка перемещается в неоднородном магнитном поле из области с одной величиной индукции в область с другой.

2. Изменение площади контура рамки ($\text{S}$)

Если рамка является деформируемой, то изменение ее площади при неизменном внешнем магнитном поле приведет к возникновению индукционного тока. Например, при растяжении или сжатии гибкой проволочной рамки, или при движении одной из ее сторон (классический пример – проводящий стержень, скользящий по двум параллельным рельсам, замкнутым с одной стороны).

3. Изменение ориентации рамки относительно магнитного поля (угла $α$)

Индукционный ток будет возникать при вращении рамки в магнитном поле, так как при этом изменяется угол $α$ между нормалью к плоскости рамки и вектором магнитной индукции. Например, при вращении рамки вокруг оси в однородном магнитном поле (на этом принципе основана работа генераторов переменного тока) или при вращении источника магнитного поля относительно неподвижной рамки.

Таким образом, общее условие возникновения индукционного тока в проволочной рамке — это изменение магнитного потока, пронизывающего эту рамку, с течением времени ($\frac{dΦ_B}{dt} \neq 0$).

Ответ: Индукционный ток в проволочной рамке, находящейся в магнитном поле, возникает при любом изменении магнитного потока, пронизывающего эту рамку. Это происходит в трех основных случаях:
1. При изменении величины магнитной индукции поля, в котором находится рамка (например, при приближении или удалении магнита).
2. При изменении площади рамки (например, при ее деформации).
3. При изменении ориентации рамки относительно линий магнитной индукции (например, при ее вращении в магнитном поле).