Номер 58.4, страница 129 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Электромагнитные явления - номер 58.4, страница 129.

Условие.

Задание 58.4. По проводнику с током, расположенному в одной плоскости с проволочным контуром, течёт ток (см. рис.). В первом случае рамку удаляют от проводника, не меняя её ориентации в пространстве, а во втором случае — не меняя расстояние от ближней к проводнику стороны рамки, её поворачивают на 90° вокруг этой стороны. Как при этом изменяется поток вектора магнитной индукции в первом и втором случаях?

Для каждого случая определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого случая. Цифры в ответе могут повторяться.

Магнитный поток $\Phi$ через плоскость рамки при её удалении от проводника	Магнитный поток $\Phi$ через плоскость рамки при её повороте

Решение.

Дано:

Прямой проводник, по которому течет ток $\text{I}$.
Проволочный контур (рамка), расположенный в одной плоскости с проводником.
Случай 1: Рамку удаляют от проводника, не меняя ее ориентации в пространстве.
Случай 2: Рамку поворачивают на $90^\circ$ вокруг ее стороны, ближайшей к проводнику.

Найти:

Как изменяется поток вектора магнитной индукции $Φ$ через плоскость рамки в первом и втором случаях.

Решение:

Магнитный поток $Φ$ через поверхность площадью $\text{S}$ определяется формулой:
$Φ = B \cdot S \cdot \cos(α)$
где $\text{B}$ – модуль вектора магнитной индукции, $\text{S}$ – площадь рамки, а $α$ – угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и вектором нормали $\vec{n}$ к плоскости рамки.

Прямой проводник с током $\text{I}$ создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого $\text{B}$ убывает с увеличением расстояния $\text{r}$ от проводника по закону:
$B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r}$
По правилу правой руки, в области рамки вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен перпендикулярно плоскости рисунка.

Магнитный поток Ф через плоскость рамки при её удалении от проводника

В первом случае рамку удаляют от проводника. При этом ее ориентация в пространстве не меняется, значит, угол $α$ между вектором магнитной индукции и нормалью к рамке остается постоянным (в данном случае $α=0^\circ$). Площадь рамки $\text{S}$ также не изменяется. При удалении рамки от проводника расстояние $\text{r}$ до каждой ее точки увеличивается. Так как индукция магнитного поля $\text{B}$ обратно пропорциональна расстоянию $\text{r}$, то величина $\text{B}$ в каждой точке внутри рамки уменьшается. Следовательно, и общий магнитный поток $Φ$ через рамку уменьшается.

Ответ: 2

Магнитный поток Ф через плоскость рамки при её повороте

Во втором случае рамку поворачивают на $90^\circ$. В начальном положении плоскость рамки находится в плоскости рисунка, а вектор магнитной индукции $\vec{B}$ перпендикулярен ей. Угол $α$ между $\vec{B}$ и нормалью к плоскости рамки $\vec{n}$ равен $0^\circ$, и $\cos(0^\circ) = 1$. Начальный магнитный поток $Φ_{нач}$ не равен нулю.

После поворота рамки на $90^\circ$ ее плоскость становится перпендикулярной плоскости рисунка. Векторы магнитной индукции $\vec{B}$, которые также перпендикулярны плоскости рисунка, теперь лежат в плоскости повернутой рамки. Это означает, что векторы $\vec{B}$ стали перпендикулярны нормали $\vec{n}$ к плоскости рамки. Угол $α$ между ними стал равен $90^\circ$.

Конечный магнитный поток $Φ_{кон}$ становится равным нулю:
$Φ_{кон} = B \cdot S \cdot \cos(90^\circ) = B \cdot S \cdot 0 = 0$.

Таким образом, магнитный поток уменьшился со своего начального ненулевого значения до нуля.

Ответ: 2

Магнитный поток Ф через плоскость рамки при её удалении от проводника	Магнитный поток Ф через плоскость рамки при её повороте
2	2