Номер 2, страница 77 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Электромагнитные явления. Самостоятельные работы. СР-59. Явление электромагнитной индукции. Вариант 2 - номер 2, страница 77.

Условие.

2. Опишите опыт по возникновению индукционного тока, который изображён на рисунке 98, а, б.

Рис. 98

Решение.

На рисунках 98, а и 98, б изображён опыт, демонстрирующий явление электромагнитной индукции. Установка состоит из двух электрических цепей, не соединённых друг с другом проводами (гальванически не связанных). Первая (первичная) цепь содержит источник тока, катушку-электромагнит, ключ и реостат. Вторая (вторичная) цепь состоит из второй катушки, надетой на первую, и гальванометра — чувствительного прибора для обнаружения слабого тока.

а) На рисунке 98, а показано возникновение индукционного тока в момент замыкания первичной цепи. Когда ключ замыкают, в первичной катушке начинает протекать электрический ток. Этот ток создаёт вокруг себя магнитное поле. По мере того как ток нарастает от нуля до своего максимального значения, магнитное поле усиливается. Изменение магнитного поля первичной катушки приводит к изменению магнитного потока, пронизывающего витки вторичной катушки. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, изменение магнитного потока $ \Delta\Phi $ через контур за промежуток времени $ \Delta t $ создаёт в этом контуре ЭДС индукции $ \mathcal{E}_i $:

$ \mathcal{E}_i = - \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $

Так как вторичная цепь замкнута, в ней возникает кратковременный индукционный ток, который регистрируется гальванометром (его стрелка отклоняется). Как только ток в первичной цепи устанавливается и становится постоянным, магнитное поле вокруг него также перестаёт меняться. Магнитный поток через вторичную катушку становится постоянным, и индукционный ток прекращается, а стрелка гальванометра возвращается на ноль. При размыкании цепи ток в первичной катушке спадает до нуля, что снова вызывает изменение магнитного потока и появление индукционного тока во вторичной катушке, но уже в противоположном направлении.

Ответ: Индукционный ток во вторичной катушке возникает в моменты замыкания и размыкания первичной цепи. Это происходит из-за того, что изменение силы тока в первичной катушке порождает изменяющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, создает переменный магнитный поток через вторичную катушку, индуцируя в ней ток.

б) На рисунке 98, б ключ в первичной цепи замкнут, и по ней течёт постоянный ток. В этом случае индукционный ток вызывается изменением силы тока в первичной цепи с помощью реостата. Перемещая ползунок реостата, мы изменяем сопротивление первичной цепи. Согласно закону Ома, изменение сопротивления при постоянном напряжении источника приводит к изменению силы тока $ I $ в первичной катушке. Изменение силы тока вызывает изменение создаваемого им магнитного поля и, следовательно, изменение магнитного потока через вторичную катушку. Это, как и в первом случае, приводит к возникновению ЭДС индукции и индукционного тока во вторичной цепи, что фиксируется отклонением стрелки гальванометра. Индукционный ток существует только во время движения ползунка реостата, то есть пока изменяется сила тока в первичной цепи. Если движение ползунка прекратить, ток в первичной цепи станет постоянным, и индукционный ток во вторичной цепи исчезнет.

Ответ: Индукционный ток во вторичной катушке возникает при изменении силы тока в первичной цепи с помощью реостата. Это изменение вызывает изменение магнитного потока, пронизывающего вторичную катушку, что и является причиной возникновения индукционного тока.