Номер 4, страница 195 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 34. Электромагнитная индукция - номер 4, страница 195.

Условие.

4. Сформулируйте правило Ленца.

Решение.

Правило Ленца — это фундаментальное правило в электродинамике, которое определяет направление индукционного тока, возникающего в замкнутом проводящем контуре при изменении пронизывающего его магнитного потока.

Формулировка правила следующая: Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, которым этот ток был вызван.

Это правило является прямым следствием закона сохранения энергии. Если бы индукционный ток усиливал изменение магнитного потока, это привело бы к самопроизвольному неограниченному росту тока и энергии в контуре, что нарушало бы фундаментальный закон природы. Противодействие означает, что для изменения магнитного потока необходимо совершить внешнюю работу против сил, создаваемых индукционным током. Эта работа и превращается в энергию индукционного тока (например, в тепло, выделяемое в контуре).

Математически правило Ленца выражается знаком «минус» в законе электромагнитной индукции Фарадея:

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

Здесь $ \mathcal{E}_{ind} $ — это электродвижущая сила (ЭДС) индукции, а $ \frac{d\Phi_B}{dt} $ — скорость изменения магнитного потока $ \Phi_B $ через контур. Знак «минус» формально указывает на то, что возникающая ЭДС (и, соответственно, индукционный ток) направлена так, чтобы создавать магнитный поток, препятствующий изменению потока $ \Phi_B $.

Простой пример для иллюстрации:

• Если приближать к замкнутому проводящему кольцу северный полюс магнита, то магнитный поток через кольцо увеличивается. Согласно правилу Ленца, в кольце возникнет индукционный ток, который создаст собственное магнитное поле, направленное навстречу полю магнита. Это означает, что со стороны магнита у кольца тоже образуется северный полюс, что приведет к отталкиванию магнита от кольца, то есть к противодействию движению.
• Если же удалять северный полюс магнита от кольца, то магнитный поток будет уменьшаться. Индукционный ток создаст поле, которое будет стремиться удержать магнит (со стороны магнита у кольца образуется южный полюс), снова противодействуя изменению, вызвавшему ток.

Таким образом, правило Ленца определяет направление индукционного тока исходя из принципа противодействия причине, его породившей.

Ответ: Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, всегда направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать тому изменению внешнего магнитного потока, которое вызвало этот ток.