Номер 3, страница 218 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

3. Объясните явления, происходящие при приближении магнита к сплошному кольцу (см. рис. 170); при удалении магнита от кольца (см. рис. 172).

3. Объясните явления, происходящие при приближении магнита к сплошному кольцу (см. рис. 170); при удалении магнита от кольца.

При изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур (в данном случае, сплошное кольцо), в этом контуре возникает электрический ток. Это явление называется электромагнитной индукцией, а возникающий ток — индукционным током. Направление индукционного тока и характер взаимодействия кольца с магнитом определяются правилом Ленца.

Приближение магнита к кольцу:

Когда магнит приближается к кольцу (как показано на рис. 170), магнитный поток через кольцо увеличивается. Согласно правилу Ленца, возникающий в кольце индукционный ток создаст собственное магнитное поле, которое будет препятствовать этому увеличению.

Случай 1 (верхний рисунок): Постоянный магнит приближается к кольцу северным полюсом (N). Внешнее магнитное поле $\vec{B_M}$ направлено от северного полюса, т.е. влево сквозь кольцо. Так как магнит приближается, магнитный поток, направленный влево, усиливается. Чтобы скомпенсировать это усиление, индукционный ток в кольце создаст собственное магнитное поле $\vec{B_K}$, направленное в противоположную сторону, то есть вправо. Такое поле создается током, который превращает ближнюю к магниту сторону кольца в одноименный, северный (N), полюс. Одноименные полюса отталкиваются, поэтому кольцо будет отталкиваться от магнита.

Случай 2 (нижний рисунок): Постоянный магнит приближается к кольцу южным полюсом (S). Внешнее магнитное поле $\vec{B_M}$ направлено к южному полюсу, т.е. вправо сквозь кольцо. При приближении магнита этот поток усиливается. Индукционный ток создаст магнитное поле $\vec{B_K}$, направленное влево, чтобы противодействовать росту потока. Ближняя к магниту сторона кольца станет южным (S) полюсом. Кольцо и магнит будут отталкиваться.

Таким образом, при приближении магнита к кольцу они всегда отталкиваются.

Удаление магнита от кольца:

Когда магнит удаляется от кольца, магнитный поток через него ослабевает. Согласно правилу Ленца, индукционный ток в этом случае создаст такое магнитное поле, которое будет стремиться поддержать убывающий поток, т.е. будет сонаправлено с полем магнита.

Если удалять магнит северным полюсом (N), то ослабевающий магнитный поток $\vec{B_M}$ направлен влево. Индукционный ток создаст собственное поле $\vec{B_K}$, также направленное влево. Ближняя к магниту сторона кольца станет южным (S) полюсом. Разноименные полюса притягиваются, поэтому кольцо будет притягиваться к магниту, стремясь помешать его удалению.

Если удалять магнит южным полюсом (S), то ослабевающий магнитный поток $\vec{B_M}$ направлен вправо. Индукционный ток создаст поле $\vec{B_K}$, тоже направленное вправо. Ближняя к магниту сторона кольца станет северным (N) полюсом. Кольцо будет притягиваться к магниту.

Таким образом, при удалении магнита от кольца они всегда притягиваются.

Ответ: При приближении магнита к сплошному кольцу в последнем возникает индукционный ток. Этот ток создает магнитное поле, которое противодействует изменению внешнего магнитного потока, в результате чего кольцо отталкивается от магнита. При удалении магнита индукционный ток меняет свое направление, его магнитное поле стремится скомпенсировать ослабление внешнего потока, и кольцо притягивается к магниту.

4. Как определить направление индукционного тока.

Направление индукционного тока определяется по правилу правой руки (или правилу буравчика) на основе правила Ленца. Алгоритм определения следующий:

1. Определить направление вектора магнитной индукции $\vec{B_M}$ внешнего поля (поля постоянного магнита), пронизывающего контур. Вектор $\vec{B}$ выходит из северного полюса (N) и входит в южный (S).

2. Определить, как меняется магнитный поток через контур: увеличивается он (при сближении) или уменьшается (при удалении).

3. Применить правило Ленца, чтобы найти направление вектора магнитной индукции $\vec{B_K}$ собственного поля, создаваемого индукционным током. Если внешний поток увеличивается, то вектор $\vec{B_K}$ направлен противоположно вектору $\vec{B_M}$. Если внешний поток уменьшается, то вектор $\vec{B_K}$ направлен так же, как вектор $\vec{B_M}$.

4. Применить правило правой руки: расположить правую руку так, чтобы отогнутый большой палец указывал направление вектора индукции собственного поля тока $\vec{B_K}$. Тогда согнутые четыре пальца, обхватывающие контур, укажут направление индукционного тока в нём.

Пример для верхнего рисунка:
1. Магнит приближается северным полюсом N. Вектор $\vec{B_M}$ направлен влево.
2. Поток увеличивается.
3. По правилу Ленца, вектор индукционного поля $\vec{B_K}$ направлен вправо (противоположно $\vec{B_M}$).
4. Направляем большой палец правой руки вправо вдоль оси кольца. Согнутые пальцы показывают направление тока, которое совпадает со стрелками на кольце.

Ответ: Направление индукционного тока определяется по правилу правой руки. Сначала по правилу Ленца находят направление собственного магнитного поля индукционного тока $\vec{B_K}$ (оно препятствует изменению внешнего магнитного потока). Затем, направив большой палец правой руки по направлению $\vec{B_K}$, согнутые пальцы укажут направление индукционного тока в контуре.