Номер 5, страница 4, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 7. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 36. Переменный электрический ток - номер 5, страница 4.

Условие.

5. На рис. 2 изображена проволочная рамка ABCD, находящаяся в постоянном однородном магнитном поле с индукцией $\vec{B}$.

Ответьте (да/нет) на поставленные вопросы.

Будет ли в рамке возникать индукционный ток, если рамку

а) перемещать поступательно в плоскости рисунка ____

б) перемещать поступательно перпендикулярно плоскости рисунка ____

в) вращать вокруг оси AC ____

г) вращать вокруг оси CB ____

д) вращать вокруг оси AB ____

е) вращать вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка и проходящей через точку А ____

Решение.

Индукционный ток в замкнутом контуре (проволочной рамке) возникает тогда, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий этот контур. Это следует из закона электромагнитной индукции Фарадея. Магнитный поток $\Phi$ определяется формулой:

$\Phi = B \cdot S \cdot \cos\alpha$,

где $B$ – индукция магнитного поля, $S$ – площадь контура, а $\alpha$ – угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура $\vec{n}$.

В данной задаче магнитное поле является постоянным и однородным ($B = \text{const}$). Следовательно, для возникновения индукционного тока необходимо, чтобы изменялась либо площадь рамки, пронизываемая полем ($S$), либо угол $\alpha$ между нормалью к рамке и вектором поля.

а) перемещать поступательно в плоскости рисунка

При поступательном перемещении рамки в плоскости рисунка внутри однородного магнитного поля ни индукция поля $B$, ни площадь рамки $S$, ни угол $\alpha$ между нормалью к рамке и вектором $\vec{B}$ не изменяются. Магнитный поток $\Phi$ остается постоянным. Следовательно, индукционный ток не возникает.

Ответ: нет

б) перемещать поступательно перпендикулярно плоскости рисунка

При таком движении рамка перемещается параллельно линиям магнитной индукции. Величины $B$, $S$ и угол $\alpha$ (равный 0° или 180°) остаются неизменными. Магнитный поток через рамку не меняется. Индукционный ток не возникает.

Ответ: нет

в) вращать вокруг оси AC

Ось вращения AC является диагональю рамки и лежит в ее плоскости. При вращении вокруг этой оси будет изменяться угол $\alpha$ между нормалью к плоскости рамки и вектором магнитной индукции $\vec{B}$. Изменение угла $\alpha$ приведет к изменению магнитного потока $\Phi$. Следовательно, в рамке возникнет индукционный ток.

Ответ: да

г) вращать вокруг оси CB

Ось вращения CB является стороной рамки и лежит в ее плоскости. Аналогично предыдущему пункту, при вращении рамки вокруг оси, лежащей в ее плоскости, изменяется угол $\alpha$ между нормалью и полем. Это вызывает изменение магнитного потока и, как следствие, возникновение индукционного тока.

Ответ: да

д) вращать вокруг оси AB

Ось вращения AB также является стороной рамки и лежит в ее плоскости. Рассуждения полностью аналогичны пункту г). Вращение приведет к изменению магнитного потока, и в рамке возникнет индукционный ток.

Ответ: да

е) вращать вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка и проходящей через точку А

При вращении рамки вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости, рамка вращается в плоскости рисунка. При этом угол $\alpha$ между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции $\vec{B}$ остается постоянным (равным 0° или 180°). Площадь рамки $S$ и индукция поля $B$ также не меняются. Магнитный поток $\Phi$ остается постоянным. Индукционный ток не возникает.

Ответ: нет