Номер 2, страница 150 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тренировочный тест № 9 «Явление электромагнитной индукции» - номер 2, страница 150.

Условие.

2. На рисунке показано начальное вертикальное положение металлической рамки в однородном горизонтальном магнитном поле.

Используя рисунок, выберите два верных утверждения. Укажите их номера.

1) В начальном положении магнитный поток через рамку равен нулю.

2) Магнитный поток через рамку станет равным нулю при её повороте на $90^\circ$ вокруг оси $OO'$.

3) При непрерывном вращении рамки магнитный поток через неё постоянно уменьшается.

4) При вращении рамки вокруг оси $OO'$ индукционный ток в ней будет протекать то в одном, то в другом направлении.

5) При вращении рамки вокруг оси $OO'$ индукционный ток в ней не возникает.

Ответ:

Решение.

Проанализируем каждое утверждение, чтобы выбрать два верных.

1) В начальном положении магнитный поток через рамку равен нулю.

Магнитный поток $ \Phi $ через плоский контур площадью $ S $ в однородном магнитном поле с индукцией $ \vec{B} $ определяется формулой: $ \Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha) $, где $ \alpha $ — угол между вектором магнитной индукции $ \vec{B} $ и вектором нормали $ \vec{n} $ к плоскости рамки. В начальном положении, показанном на рисунке, плоскость рамки параллельна линиям магнитной индукции. Это означает, что вектор нормали $ \vec{n} $ к плоскости рамки перпендикулярен вектору $ \vec{B} $. Таким образом, угол $ \alpha $ между ними равен $ 90^\circ $. Поскольку $ \cos(90^\circ) = 0 $, магнитный поток через рамку равен $ \Phi = B \cdot S \cdot 0 = 0 $. Утверждение является верным.

2) Магнитный поток через рамку станет равным нулю при её повороте на 90° вокруг оси OO'.

При повороте рамки на $ 90^\circ $ вокруг оси $ OO' $ из начального положения её плоскость станет перпендикулярной линиям магнитной индукции $ \vec{B} $. В этом случае вектор нормали $ \vec{n} $ к плоскости рамки станет параллельным вектору $ \vec{B} $, и угол $ \alpha $ между ними будет равен $ 0^\circ $. Магнитный поток будет иметь максимальное по модулю значение $ \Phi = B \cdot S \cdot \cos(0^\circ) = B \cdot S $, что не равно нулю. Утверждение является неверным.

3) При непрерывном вращении рамки магнитный поток через неё постоянно уменьшается.

При непрерывном вращении рамки угол $ \alpha $ между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции будет непрерывно изменяться. Магнитный поток $ \Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha) $ будет изменяться по гармоническому закону (как косинус). Он будет то увеличиваться, то уменьшаться, проходя через положительные и отрицательные значения. Следовательно, он не будет постоянно уменьшаться. Утверждение является неверным.

4) При вращении рамки вокруг оси OO' индукционный ток в ней будет протекать то в одном, то в другом направлении.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, при изменении магнитного потока через замкнутый контур в этом контуре возникает ЭДС индукции $ \mathcal{E}_{ind} = - \frac{d\Phi}{dt} $. При вращении рамки магнитный поток $ \Phi $ через неё периодически изменяется. Это изменение потока вызывает появление индукционной ЭДС и, следовательно, индукционного тока в рамке. Поскольку магнитный поток изменяется по гармоническому закону (например, пропорционально $ \cos(\omega t) $), его производная по времени (а значит, и ЭДС) будет изменяться по закону синуса (пропорционально $ \sin(\omega t) $). Синусоидальная функция периодически меняет свой знак, что означает, что ЭДС и ток будут периодически менять своё направление. Это принцип работы генератора переменного тока. Утверждение является верным.

5) При вращении рамки вокруг оси OO' индукционный ток в ней не возникает.

Это утверждение прямо противоречит закону электромагнитной индукции и выводам из пункта 4. Поскольку при вращении рамки в магнитном поле происходит изменение магнитного потока, индукционный ток обязательно возникает. Утверждение является неверным.

Таким образом, верными являются утверждения 1 и 4.

Ответ: 14