Страница 216 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Почти одновременно с Фарадеем «превратить магнетизм в электричество» пытался швейцарский физик Жан-Даниэль Колладон. Для того чтобы избежать влияния на гальванометр магнита, который вдвигался в катушку, Колладон располагал гальванометр в соседней комнате. Туда же были протянуты провода от катушки. Вставив магнит в катушку, Колладон шёл в соседнюю комнату и с огорчением убеждался, что ток отсутствует. Что помешало учёному прийти к тем же выводам, к которым пришёл Фарадей?

Проблема эксперимента Жана-Даниэля Коллодона заключалась в его методике. Учёный не учёл ключевой аспект явления электромагнитной индукции, которое почти одновременно с ним исследовал Майкл Фарадей.

Согласно закону электромагнитной индукции, электрический ток в замкнутом проводящем контуре (в данном случае, в катушке) возникает только тогда, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий этот контур. Индукционный ток существует лишь до тех пор, пока продолжается это изменение. Величина индуцируемой электродвижущей силы (ЭДС), создающей ток, описывается формулой:

$\mathcal{E} = - \frac{d\Phi_B}{dt}$

где $\mathcal{E}$ — это ЭДС, а $\frac{d\Phi_B}{dt}$ — скорость изменения магнитного потока. Если магнитный поток не меняется (магнит неподвижен относительно катушки), то ЭДС и ток равны нулю.

В эксперименте Коллодона происходило следующее:

1. В тот момент, когда он вдвигал магнит в катушку, магнитный поток через неё изменялся, и в цепи на короткое время возникал индукционный ток. Стрелка гальванометра в соседней комнате в этот момент отклонялась.
2. Как только магнит останавливался внутри катушки, изменение магнитного потока прекращалось ($d\Phi_B/dt = 0$), и индукционный ток мгновенно исчезал. Стрелка гальванометра возвращалась на нулевую отметку.
3. Колладон шёл в соседнюю комнату уже после того, как вставил магнит. К тому моменту, когда он добирался до гальванометра, весь процесс индукции давно завершился. Он смотрел на прибор, который справедливо показывал отсутствие тока, поскольку в статичном состоянии (неподвижный магнит в катушке) ток и не должен был возникать.

Таким образом, Колладону помешала временная задержка между его действием (движением магнита) и наблюдением за результатом. Он пропустил сам эффект, который был кратковременным. Фарадей же, в отличие от него, наблюдал за гальванометром непосредственно в момент совершения действия, что и позволило ему заметить кратковременное отклонение стрелки и сделать правильные выводы.

Ответ: Учёному помешало то, что индукционный электрический ток возникает только в процессе изменения магнитного потока, то есть во время движения магнита относительно катушки. Этот ток является кратковременным явлением. Жан-Даниэль Колладон проверял показания гальванометра уже после того, как вставлял магнит и тот оказывался в состоянии покоя. К моменту наблюдения ток в катушке уже отсутствовал, так как магнитный поток перестал изменяться.