Номер 5, страница 196 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 34. Электромагнитная индукция - номер 5, страница 196.

Условие.

5. На рисунке 183 показано вращение проволочной металлической рамки в однородном магнитном поле вокруг оси AB. В каких случаях в рамке возникает, а в каких случаях не возникает индукционный ток?

Рис. 183. К заданию 5

Решение.

Индукционный ток в замкнутом проводящем контуре возникает тогда, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий этот контур. Это явление называется электромагнитной индукцией. Магнитный поток $\Phi$ через плоский контур площадью $\text{S}$, помещенный в однородное магнитное поле с индукцией $\vec{B}$, определяется формулой:

$\Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha)$

где $\alpha$ – угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и нормалью (перпендикуляром) $\vec{n}$ к плоскости контура. Для возникновения индукционного тока необходимо, чтобы со временем изменялась хотя бы одна из величин: $\text{B}$, $\text{S}$ или $\alpha$. В условиях задачи магнитное поле постоянно ($B = const$) и рамка жесткая ($S = const$), поэтому возникновение тока зависит от того, изменяется ли угол $\alpha$ при вращении рамки.

а

Рамка вращается вокруг вертикальной оси AB, перпендикулярной вектору магнитной индукции $\vec{B}$. При таком вращении плоскость рамки поворачивается относительно направления магнитного поля. Угол $\alpha$ между нормалью к плоскости рамки и вектором $\vec{B}$ непрерывно изменяется от $90^\circ$ до $270^\circ$ и обратно. Поскольку угол $\alpha$ изменяется, изменяется и его косинус, что приводит к изменению магнитного потока $\Phi$ через рамку. Согласно закону Фарадея, изменение магнитного потока создает в рамке индукционную ЭДС и, как следствие, индукционный ток.

Ответ: в случае а индукционный ток возникает.

б

Рамка вращается вокруг вертикальной оси AB, которая совпадает с одной из ее сторон и также перпендикулярна вектору $\vec{B}$. Как и в предыдущем случае, при вращении изменяется ориентация плоскости рамки относительно линий магнитного поля. Угол $\alpha$ между нормалью к рамке и вектором $\vec{B}$ будет постоянно меняться. Следовательно, магнитный поток через рамку изменяется, и в ней возникает индукционный ток.

Ответ: в случае б индукционный ток возникает.

в

Рамка вращается вокруг горизонтальной оси AB, которая параллельна вектору магнитной индукции $\vec{B}$. При таком вращении плоскость рамки всегда остается параллельной линиям магнитной индукции. Это означает, что вектор $\vec{B}$ всегда "скользит" по плоскости рамки. Угол $\alpha$ между нормалью к плоскости рамки и вектором $\vec{B}$ в любой момент времени остается постоянным и равным $90^\circ$. Косинус этого угла равен нулю ($\cos(90^\circ) = 0$). Таким образом, магнитный поток через рамку на протяжении всего вращения равен нулю и не изменяется ($\Phi = 0$, $\Delta\Phi = 0$). Поскольку магнитный поток не меняется, индукционный ток в рамке не возникает.

Ответ: в случае в индукционный ток не возникает.