Номер 21.42, страница 110 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 21. Электромагнитная индукция. Производство и передача электроэнергии - номер 21.42, страница 110.

Условие.

21.42. В вертикальной плоскости на двух нитях подвешено медное кольцо. В него один раз вдвигают медный стержень, а другой раз — магнит (рис. 104). Влияет ли движение стержня и магнита на положение кольца?

Рис. 104

Решение.

Рассмотрим два случая, описанных в задаче, по отдельности, чтобы определить, как движение каждого из объектов влияет на положение кольца.

Движение медного стержня
Медный стержень не является магнитом и не создает вокруг себя значительного магнитного поля. Медь — диамагнетик, и ее магнитные свойства в данном контексте пренебрежимо малы. Поэтому при движении медного стержня вблизи медного кольца магнитный поток через кольцо не изменяется. Следовательно, явление электромагнитной индукции не наблюдается, индукционный ток в кольце не возникает, и никакая магнитная сила на кольцо не действует. Таким образом, движение медного стержня не окажет влияния на положение подвешенного кольца.
Ответ: Движение медного стержня не влияет на положение кольца.

Движение магнита
Магнит создает вокруг себя магнитное поле. Когда магнит движется относительно замкнутого проводящего контура, каким является медное кольцо, магнитный поток $Φ$, пронизывающий этот контур, изменяется. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, это изменение магнитного потока создает в кольце индукционную электродвижущую силу (ЭДС):
$ε_{ind} = - \frac{dΦ}{dt}$
Поскольку кольцо замкнуто и сделано из проводника (меди), в нем возникает индукционный электрический ток. По правилу Ленца, этот ток имеет такое направление, что созданное им собственное магнитное поле препятствует изменению внешнего магнитного потока, которое вызвало этот ток.
В данном случае, когда южный полюс (S) магнита приближается к кольцу, магнитный поток через него возрастает. Индукционный ток в кольце создаст магнитное поле, которое будет отталкивать приближающийся магнит. Это означает, что со стороны кольца, обращенной к магниту, возникнет также южный полюс. Одноименные полюса отталкиваются, поэтому между магнитом и кольцом возникнет сила отталкивания. Под действием этой силы кольцо отклонится в направлении движения магнита (вперед).
Если бы магнит удалялся от кольца, кольцо, наоборот, притягивалось бы к нему. В любом случае, на кольцо действует сила, которая изменяет его положение.
Ответ: Движение магнита влияет на положение кольца, вызывая его отклонение.