Номер 1, страница 215 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

1. Как создать кратковременный индукционный ток в катушке К₂, изображённой на рисунке 163?

1. Найти:

Способы создания кратковременного индукционного тока в катушке K₂.

Решение:

Основой для ответа служит явление электромагнитной индукции. Согласно закону Фарадея, индукционный ток в замкнутом проводящем контуре (катушке K₂) возникает при любом изменении магнитного потока $ \Phi $, пронизывающего этот контур. Величина электродвижущей силы (ЭДС) индукции $ \mathcal{E}_{i} $ определяется скоростью изменения магнитного потока:

$ \mathcal{E}_{i} = - N \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} $

где $ \Delta \Phi $ – изменение магнитного потока через один виток за промежуток времени $ \Delta t $, а $ N $ – число витков в катушке. Возникшая ЭДС создает в катушке индукционный ток $ I_{i} = \mathcal{E}_{i} / R $, где $ R $ – сопротивление катушки K₂.

Поскольку на рисунке 163 (предполагается стандартная схема опыта, где катушка K₂ находится в магнитном поле, создаваемом катушкой K₁) магнитный поток через K₂ напрямую зависит от силы тока $ I_1 $ в катушке K₁. Таким образом, для создания индукционного тока в катушке K₂ необходимо вызвать изменение тока в катушке K₁ или изменить их взаимное расположение, что приведет к изменению магнитного потока.

Существует несколько способов это сделать:

1. Замыкание или размыкание цепи катушки K₁. При замыкании ключа в цепи, к которой подключена катушка K₁, ток в ней возрастает от нуля до некоторого установившегося значения. Это изменение тока порождает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, создает изменяющийся магнитный поток через катушку K₂. В результате в K₂ возникает кратковременный индукционный ток. Аналогично, при размыкании цепи ток в K₁ падает до нуля, что снова вызывает появление кратковременного индукционного тока в K₂, но уже в противоположном направлении.
2. Изменение силы тока в катушке K₁ с помощью реостата. Если цепь катушки K₁ замкнута и содержит реостат, то, изменяя его сопротивление (передвигая ползунок), можно плавно или скачкообразно менять силу тока $ I_1 $. Любое изменение тока $ I_1 $ вызовет изменение магнитного потока через K₂ и, как следствие, индуцирует в ней ток.
3. Изменение взаимного расположения катушек. Если по катушке K₁ протекает постоянный ток, индукционный ток в K₂ можно создать, перемещая катушки друг относительно друга. Например, можно вдвигать одну катушку в другую или выдвигать ее. При этом изменяется та часть магнитного поля катушки K₁, которая пронизывает витки катушки K₂, то есть меняется магнитный поток, что и приводит к возникновению тока.
4. Введение или извлечение железного сердечника. Если катушки надеты на общий каркас, можно вводить внутрь катушек или извлекать из них железный сердечник. Железо является ферромагнетиком и значительно усиливает магнитное поле. Поэтому при его введении (при постоянном токе в K₁) магнитный поток через K₂ резко возрастет, что вызовет индукционный ток. Извлечение сердечника приведет к уменьшению потока и возникновению тока противоположного направления.

Ответ: Кратковременный индукционный ток в катушке K₂ можно создать любым способом, который приводит к изменению магнитного потока через эту катушку. Основные способы: 1) замыкать или размыкать цепь с катушкой K₁; 2) изменять силу тока в катушке K₁ при помощи реостата; 3) перемещать катушки K₁ и K₂ относительно друг друга; 4) вводить или вынимать общий железный сердечник из катушек.