Номер 14, страница 86, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 8. Электромагнитные явления. Параграф 63. Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция - номер 14, страница 86.

Условие.

14*. Если постоянный полосовой магнит начинает падать вдоль оси закреплённого медного кольца, ось которого вертикальна, то модуль его ускорения будет

равен модулю ускорения свободного падения ☐

меньше модуля ускорения свободного падения ☐

больше модуля ускорения свободного падения ☐

Сопротивлением воздуха пренебречь.

Отметьте знаком $\checkmark$ правильный ответ.

Решение.

Решение

Когда полосовой магнит падает сквозь медное кольцо, его движение вызывает изменение магнитного потока, пронизывающего это кольцо. В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, изменение магнитного потока приводит к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в кольце.

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

Поскольку медное кольцо является замкнутым проводником, индуцированная ЭДС создает в нем электрический ток. Направление этого индукционного тока определяется правилом Ленца. Согласно этому правилу, индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, которое вызвало этот ток.

В данном случае, когда магнит приближается к кольцу, магнитный поток через кольцо увеличивается. Чтобы противодействовать этому увеличению, индукционный ток в кольце создаст магнитное поле, направленное навстречу полю падающего магнита. Это означает, что между кольцом (в котором течет ток) и магнитом возникнет сила отталкивания. Эта сила, называемая силой Ампера ($F_A$), будет направлена вертикально вверх, то есть против силы тяжести ($F_g = mg$), действующей на магнит.

Согласно второму закону Ньютона, ускорение $\text{a}$ тела определяется равнодействующей всех сил, приложенных к нему:

$m\vec{a} = \vec{F_g} + \vec{F_A}$

Если направить ось OY вертикально вниз, то в проекции на эту ось уравнение движения магнита примет вид:

$ma = mg - F_A$

Отсюда можно выразить ускорение магнита:

$a = \frac{mg - F_A}{m} = g - \frac{F_A}{m}$

Так как сила Ампера $F_A$ является силой сопротивления и ее значение больше нуля ($F_A > 0$), из формулы следует, что ускорение магнита $\text{a}$ будет меньше ускорения свободного падения $\text{g}$.

Ответ: меньше модуля ускорения свободного падения.