Номер 15, страница 155 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Итоговый тест - номер 15, страница 155.

Условие.

15. В прямом проводнике течёт ток. При этом сила тока начинает убывать. Рядом с проводником расположена рамка из медной проволоки (см. рис.).

Выберите два верных утверждения о явлениях, происходящих в рамке. Укажите их номера.

1) В рамке возникает индукционный ток.

2) Рамка начнёт притягиваться к проводнику.

3) Электрическое поле в центре рамки будет ослабевать.

4) Магнитный поток, пронизывающий рамку, будет увеличиваться.

5) В нижней горизонтальной части рамки будет протекать ток слева направо.

Ответ: ☐ ☐

Решение.

Проанализируем физические явления, происходящие в системе, и проверим истинность каждого утверждения.

Прямой проводник с током $\text{I}$ создает вокруг себя магнитное поле. Используя правило правой руки, определим направление вектора магнитной индукции $\text{B}$ в области расположения рамки. Если ток $\text{I}$ течет вправо, то под проводником поле направлено перпендикулярно плоскости рисунка, от нас. Величина этого поля $\text{B}$ обратно пропорциональна расстоянию до проводника.

По условию задачи, сила тока $\text{I}$ в проводнике уменьшается. Поскольку магнитное поле прямо пропорционально силе тока, индукция магнитного поля $\text{B}$, пронизывающего рамку, также уменьшается. Это приводит к уменьшению магнитного потока $\Phi$ через площадь рамки.

1) В рамке возникает индукционный ток.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, любое изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур, вызывает в нем появление электродвижущей силы (ЭДС) индукции, что приводит к возникновению индукционного тока. Так как магнитный поток через рамку изменяется (уменьшается), в ней возникает индукционный ток.
Утверждение является верным.

2) Рамка начнёт притягиваться к проводнику.

Направление индукционного тока определяется правилом Ленца: индукционный ток создает собственное магнитное поле, которое препятствует изменению внешнего магнитного потока. Внешний магнитный поток (направленный от нас) уменьшается. Чтобы скомпенсировать это уменьшение, магнитное поле индукционного тока должно быть направлено в ту же сторону, то есть от нас. По правилу правой руки для контура, ток, создающий такое поле, должен течь по часовой стрелке.

Теперь определим результирующую силу, действующую на рамку. В верхней, ближней к проводнику, части рамки индукционный ток течет вправо, то есть в том же направлении, что и ток $\text{I}$. Параллельные токи, текущие в одном направлении, притягиваются. В нижней части рамки индукционный ток течет влево, в противоположном направлении к току $\text{I}$. Такие токи отталкиваются. Поскольку верхняя часть рамки находится ближе к проводнику, магнитное поле там сильнее, и сила притяжения будет больше силы отталкивания. Следовательно, результирующая сила будет направлена к проводнику, то есть рамка будет притягиваться.
Утверждение является верным.

3) Электрическое поле в центре рамки будет ослабевать.

Изменение магнитного поля порождает вихревое электрическое поле, которое и вызывает индукционный ток. Величина этого поля зависит от скорости изменения магнитного потока ($\varepsilon_{инд} = - \frac{d\Phi}{dt}$). В условии не дано информации о том, как именно убывает ток (равномерно или нет). Поэтому делать однозначный вывод об ослабевании или усилении электрического поля нельзя.
Утверждение не является безусловно верным.

4) Магнитный поток, пронизывающий рамку, будет увеличиваться.

Магнитный поток $\Phi$ пропорционален магнитной индукции $\text{B}$, которая, в свою очередь, пропорциональна силе тока $\text{I}$ в проводнике. Так как по условию сила тока $\text{I}$ убывает, то и магнитный поток через рамку будет уменьшаться.
Утверждение является неверным.

5) В нижней горизонтальной части рамки будет протекать ток слева направо.

Как мы выяснили при анализе утверждения 2, индукционный ток в рамке течет по часовой стрелке. В нижней горизонтальной части рамки это означает, что ток направлен справа налево.
Утверждение является неверным.

Таким образом, верными являются утверждения 1 и 2.

Ответ: 12