Номер 248, страница 116, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 6. Электромагнитные явления - номер 248, страница 116.

Условие.

248. На рисунках 95, а, б изображены полосовые магниты, один из которых вносят в сплошное пластмассовое кольцо, а другой — в разрезанное алюминиевое кольцо. Возникнет ли в каком-то из колец индукционный ток? Объясните свой ответ.

Рис. 95

Решение.

Решение

Для возникновения индукционного электрического тока в контуре необходимо одновременное выполнение двух фундаментальных условий:

1. Изменение магнитного потока ($\Phi$) через площадь, ограниченную контуром. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, это изменение создает электродвижущую силу (ЭДС) индукции: $\mathcal{E}_i = - \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$.

2. Наличие замкнутого проводящего контура, по которому под действием ЭДС индукции могут упорядоченно двигаться свободные носители заряда.

Проанализируем оба случая, изображенные на рисунке.

а) Сплошное пластмассовое кольцо

Когда магнит вносят в кольцо, магнитный поток, пронизывающий его, изменяется. Это приводит к возникновению ЭДС индукции. Таким образом, первое условие выполняется. Однако пластмасса является диэлектриком. В диэлектриках практически отсутствуют свободные носители заряда (электроны), способные перемещаться по всему объему материала. Следовательно, второе условие — наличие проводящего контура — не выполняется. По этой причине индукционный ток в пластмассовом кольце возникнуть не может.

б) Разрезанное алюминиевое кольцо

При внесении магнита в алюминиевое кольцо магнитный поток через него также изменяется, и в кольце наводится ЭДС индукции (первое условие выполнено). Алюминий является хорошим проводником, в нем много свободных электронов. Однако в данном случае кольцо имеет разрез, то есть представляет собой незамкнутую (разомкнутую) электрическую цепь. В разомкнутой цепи протекание постоянного тока невозможно. ЭДС индукции вызовет лишь перераспределение свободных электронов, в результате чего на одном конце разреза накопится избыточный отрицательный заряд, а на другом — положительный, но ток как непрерывное движение зарядов по всему кольцу не возникнет. Таким образом, второе условие — замкнутость контура — не выполняется.

Ответ: Индукционный ток не возникнет ни в одном из колец. В случае а это связано с тем, что кольцо сделано из диэлектрика (пластмассы), в котором нет свободных зарядов для создания тока. В случае б это связано с тем, что проводящее кольцо не является замкнутым контуром (имеет разрез), что препятствует протеканию тока.