Номер 62.2, страница 135 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Электромагнитные явления - номер 62.2, страница 135.

Условие.

Задание 62.2. На два одинаковых железных стержня намотаны катушки А и Б изолированного медного провода (см. рис.). Катушка А подключена к источнику тока через реостат, а катушка Б замкнута на миллиамперметр. Торцы сердечников обеих катушек поднесены близко друг к другу. Что покажет миллиамперметр до, во время и после окончания перемещения ползунка реостата вправо? Ответ обоснуйте.

В каком направлении при этом протекает ток через миллиамперметр?

Решение.

Что покажет миллиамперметр до, во время и после окончания перемещения ползунка реостата вправо? Ответ обоснуйте.

Данное явление описывается законом электромагнитной индукции. Индукционный ток в замкнутом контуре (катушка Б с миллиамперметром) возникает только тогда, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий этот контур.

1. До перемещения ползунка: Ползунок реостата неподвижен. Сила тока в катушке А постоянна. Создаваемое ею магнитное поле также постоянно. Следовательно, магнитный поток, пронизывающий катушку Б, не изменяется. Из-за отсутствия изменения магнитного потока индукционный ток в катушке Б не возникает. Миллиамперметр покажет ноль.

2. Во время перемещения ползунка вправо: При перемещении ползунка реостата вправо его сопротивление в цепи уменьшается. Согласно закону Ома для полной цепи ($I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$), сила тока в катушке А будет возрастать. Это приведет к увеличению индукции создаваемого ею магнитного поля. В результате магнитный поток, пронизывающий катушку Б, будет увеличиваться. Изменение магнитного потока вызовет появление в катушке Б индукционного тока, который зафиксирует миллиамперметр.

3. После окончания перемещения ползунка: Ползунок реостата снова неподвижен. Сила тока в катушке А стабилизировалась на новом, более высоком, постоянном значении. Магнитное поле вновь стало постоянным. Магнитный поток через катушку Б перестал изменяться, и индукционный ток в ней исчез. Миллиамперметр снова покажет ноль.

Ответ: До и после перемещения ползунка миллиамперметр покажет 0. Во время перемещения ползунка он покажет наличие индукционного тока (стрелка отклонится).

В каком направлении при этом протекает ток через миллиамперметр?

Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца. Индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, которым он вызван.

1. Определим направление магнитного поля катушки А. Ток в ней течет от положительного полюса источника к отрицательному. На передней стороне витков катушки А ток направлен вверх. По правилу правой руки (обхватив соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току в витках, отставленный большой палец покажет направление линий магнитной индукции внутри соленоида) определяем, что вектор магнитной индукции $\vec{B_A}$ внутри катушки А направлен влево. Следовательно, правый торец катушки А является ее южным полюсом (S), а левый — северным (N).

2. При движении ползунка реостата вправо ток в катушке А возрастает, и создаваемый им магнитный поток, пронизывающий катушку Б и направленный влево, увеличивается.

3. Согласно правилу Ленца, в катушке Б возникнет индукционный ток такого направления, чтобы созданное им магнитное поле $\vec{B_B}$ было направлено вправо, то есть навстречу усиливающемуся полю катушки А. Таким образом, левый торец катушки Б станет южным полюсом (S), а правый — северным (N).

4. Зная направление магнитного поля индукционного тока в катушке Б (вправо), по правилу правой руки определяем направление самого тока. Для этого большой палец правой руки нужно направить вправо (по полю $\vec{B_B}$), тогда четыре пальца, обхватывающие катушку, укажут направление тока в витках. На передней стороне витков катушки Б ток будет течь вниз.

5. Проследив путь тока по цепи, видим, что он вытекает из нижнего правого вывода катушки, проходит через миллиамперметр справа налево и возвращается в катушку через нижний левый вывод.

Ответ: Ток через миллиамперметр будет протекать справа налево.