Номер 21.6, страница 106 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 21. Электромагнитная индукция. Производство и передача электроэнергии - номер 21.6, страница 106.

Условие.

21.6. Почему медное кольцо взаимодействует с движущимся магнитом, а пластмассовое — нет?

Решение.

Взаимодействие медного кольца с движущимся магнитом и отсутствие такого взаимодействия у пластмассового кольца объясняется явлением электромагнитной индукции и различием в электрических свойствах меди и пластмассы.

Когда магнит движется относительно медного кольца, магнитный поток, пронизывающий площадь кольца, изменяется. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, это изменение магнитного потока $ \Phi_B $ создаёт в кольце электродвижущую силу (ЭДС) индукции $ \mathcal{E}_{ind} $:

$$ \mathcal{E}_{ind} = - \frac{d\Phi_B}{dt} $$

Медь является хорошим проводником электрического тока, так как в ней много свободных электронов. Под действием возникшей ЭДС индукции эти свободные заряды приходят в упорядоченное движение, образуя в кольце индукционный электрический ток.

Согласно правилу Ленца, направление этого индукционного тока таково, что создаваемое им собственное магнитное поле противодействует изменению внешнего магнитного потока. Это означает, что если магнит приближается к кольцу, кольцо будет отталкивать его. Если магнит удаляется от кольца, кольцо будет его притягивать. В обоих случаях возникает сила взаимодействия между магнитом и медным кольцом.

Пластмасса, в свою очередь, является диэлектриком (изолятором). В ней практически отсутствуют свободные носители заряда. Поэтому, несмотря на то что при движении магнита в пластмассовом кольце также возникает ЭДС индукции, она не может создать значительный индукционный ток, так как зарядам некуда двигаться. Поскольку индукционный ток пренебрежимо мал, собственное магнитное поле у кольца не создается, и, следовательно, никакого заметного взаимодействия с движущимся магнитом не происходит.

Ответ: Медное кольцо взаимодействует с движущимся магнитом, потому что медь — проводник. Изменение магнитного потока при движении магнита создаёт в медном кольце индукционный ток. Этот ток порождает собственное магнитное поле, которое и взаимодействует с полем магнита. Пластмассовое кольцо не взаимодействует с магнитом, потому что пластмасса — диэлектрик. В ней практически нет свободных зарядов, поэтому индукционный ток не возникает, и, соответственно, не создаётся магнитное поле для взаимодействия.