Номер 9, страница 158, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 25. Электромагнитная индукция - номер 9, страница 158.

Условие.

9. К замкнутому проволочному витку вдоль оси витка приближают полосовой магнит, перпендикулярный плоскости витка.

а) Как изменяется магнитный поток, пронизывающий виток?

б) Будет ли в витке возникать индукционный ток?

в) Как изменятся ваши ответы, если полосовой магнит удалять от проволочного витка?

Решение.

а) Как изменяется магнитный поток, пронизывающий виток?

Магнитный поток $ \Phi $ — это физическая величина, которая характеризует количество линий магнитной индукции, проходящих через некоторую поверхность. Он определяется формулой $ \Phi = B S \cos \alpha $, где $ B $ — модуль индукции магнитного поля, $ S $ — площадь контура, а $ \alpha $ — угол между вектором магнитной индукции и нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура. Полосовой магнит создает магнитное поле, индукция которого $ B $ убывает с увеличением расстояния от магнита. Когда магнит приближают к витку, расстояние между ними сокращается. Следовательно, модуль индукции магнитного поля $ B $, пронизывающего виток, возрастает. Так как площадь витка $ S $ и угол $ \alpha $ (близкий к 0° или 180°) не изменяются, увеличение индукции поля $ B $ приводит к увеличению магнитного потока $ \Phi $ через виток.

Ответ: Магнитный поток, пронизывающий виток, увеличивается.

б) Будет ли в витке возникать индукционный ток?

Согласно явлению электромагнитной индукции, в любом замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через него возникает электрический ток. Этот ток называется индукционным. Закон Фарадея гласит, что возникающая при этом электродвижущая сила (ЭДС) индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока: $ \mathcal{E}_{ind} = - \frac{d\Phi}{dt} $. Поскольку при приближении магнита магнитный поток $ \Phi $ изменяется (увеличивается), $ \frac{d\Phi}{dt} \neq 0 $. Это означает, что в витке возникает ЭДС индукции. Так как виток замкнутый, эта ЭДС вызывает появление в нем индукционного тока.

Ответ: Да, в витке будет возникать индукционный ток.

в) Как изменятся ваши ответы, если полосовой магнит удалять от проволочного витка?

Если полосовой магнит удалять от витка, процессы будут происходить в обратном порядке по сравнению с приближением.
1. Ответ на вопрос (а) изменится. При удалении магнита расстояние до витка увеличивается, следовательно, индукция магнитного поля $ B $ в плоскости витка уменьшается. Это приведет к уменьшению магнитного потока $ \Phi $ через виток.
2. Ответ на вопрос (б) не изменится. Индукционный ток возникает при любом изменении магнитного потока, неважно, увеличивается он или уменьшается. Поскольку при удалении магнита магнитный поток изменяется (уменьшается), в витке по-прежнему будет возникать ЭДС индукции и, следовательно, индукционный ток. Согласно правилу Ленца, изменится только направление тока: он будет направлен так, чтобы своим магнитным полем препятствовать уменьшению потока, то есть будет поддерживать его.

Ответ: При удалении магнита магнитный поток будет уменьшаться, а индукционный ток по-прежнему будет возникать в витке.