Номер 811, страница 129 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитные явления. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца - номер 811, страница 129.

Условие.

811. На столе две катушки: одна замкнута на гальванометр, другая разомкнута. В обе катушки вводят с одинаковой скоростью одинаковые магниты. Сравните работы, совершаемые в обоих случаях.

Решение.

Для сравнения работ, совершаемых в обоих случаях, необходимо проанализировать процессы с точки зрения закона электромагнитной индукции и закона сохранения энергии.

Случай 1: Катушка замкнута на гальванометр.

При введении магнита в катушку изменяется магнитный поток $ \Phi $, пронизывающий ее витки. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, это изменение потока индуцирует в катушке электродвижущую силу (ЭДС). Поскольку катушка образует замкнутый контур с гальванометром, под действием ЭДС в контуре возникает индукционный ток $ I_i $. По правилу Ленца, этот ток создает собственное магнитное поле, которое направлено так, чтобы противодействовать изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток. Это означает, что катушка будет отталкивать вводимый в нее магнит. Чтобы вводить магнит с постоянной скоростью, необходимо приложить внешнюю силу, преодолевающую эту силу отталкивания. Эта внешняя сила совершает работу $ A_1 $. Согласно закону сохранения энергии, совершенная работа преобразуется в другие виды энергии, в данном случае — в тепловую энергию, которая выделяется в цепи (в проводниках катушки и гальванометра). Таким образом, работа $ A_1 $ положительна и не равна нулю.

Случай 2: Катушка разомкнута.

В этом случае при введении магнита в катушку магнитный поток через нее также изменяется, и в ней также индуцируется ЭДС. Однако, поскольку электрическая цепь разомкнута, индукционный ток в ней возникнуть не может ($ I_i = 0 $). Если нет тока, то катушка не создает собственного магнитного поля, которое могло бы взаимодействовать с полем постоянного магнита. Следовательно, сила электромагнитного противодействия движению магнита отсутствует. В идеальных условиях (пренебрегая сопротивлением воздуха и трением) для перемещения магнита с постоянной скоростью не требуется прикладывать внешнюю силу, и работа $ A_2 $ против электромагнитных сил равна нулю.

Сравнение работ.

Сравнивая работы, совершаемые в первом и втором случаях, получаем, что $ A_1 > A_2 $, так как $ A_1 > 0 $, а $ A_2 \approx 0 $.

Ответ: Работа, совершаемая при введении магнита в замкнутую катушку, больше, чем работа, совершаемая при введении магнита в разомкнутую катушку.