Номер 6, страница 5, 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 6, страница 5.

Условие.

6*. На рис. 3 изображена проволочная рамка $ABCD$, находящаяся в постоянном однородном магнитном поле, и несколько магнитных линий этого поля. Выберите вариант ответа (да/нет) на поставленный вопрос в каждом из случаев.

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 $\text{AC}$ _______

г) вращать вокруг оси $\text{CB}$ _______

д) вращать вокруг оси $\text{AB}$ _______

е) вращать вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка и проходящей через точку $\text{A}$ _______

Рис. 3

Решение.

Индукционный ток в замкнутом контуре возникает в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, если изменяется магнитный поток, пронизывающий этот контур. Магнитный поток $\Phi$ определяется формулой:$\Phi = B S \cos\alpha$,где $B$ — модуль вектора магнитной индукции, $S$ — площадь контура, а $\alpha$ — угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и вектором нормали $\vec{n}$ к плоскости контура.

В данной задаче магнитное поле является постоянным и однородным ($B = \text{const}$), и проволочная рамка не деформируется ($S = \text{const}$). Следовательно, для возникновения индукционного тока необходимо изменение угла $\alpha$ между вектором магнитной индукции и нормалью к рамке.

Из рисунка следует, что линии магнитной индукции лежат в плоскости рисунка и, соответственно, в плоскости рамки. Это означает, что вектор магнитной индукции $\vec{B}$ перпендикулярен вектору нормали $\vec{n}$, который направлен перпендикулярно плоскости рисунка. Таким образом, в начальном состоянии угол $\alpha = 90^\circ$, и магнитный поток через рамку равен нулю: $\Phi = B S \cos(90^\circ) = 0$. Индукционный ток возникнет только в тех случаях, когда при движении рамки этот угол будет изменяться.

а) перемещать поступательно в плоскости рисунка

При поступательном движении рамки в плоскости рисунка ее ориентация относительно вектора магнитной индукции $\vec{B}$ не изменяется. Угол $\alpha$ остается равным $90^\circ$, поэтому магнитный поток не изменяется и остается равным нулю. Индукционный ток не возникает.
Ответ: нет.

б) перемещать поступательно перпендикулярно плоскости рисунка

При таком движении ориентация рамки относительно вектора $\vec{B}$ также не меняется. Угол $\alpha$ по-прежнему составляет $90^\circ$, и магнитный поток не изменяется. Индукционный ток не возникает.
Ответ: нет.

в) вращать вокруг оси AC

Ось вращения AC (диагональ) лежит в плоскости рамки. При вращении вокруг этой оси плоскость рамки будет изменять свое положение в пространстве. Это приведет к изменению ориентации нормали $\vec{n}$ относительно постоянного направления вектора $\vec{B}$. Угол $\alpha$ перестанет быть равным $90^\circ$, что вызовет изменение магнитного потока. Следовательно, в рамке возникнет индукционный ток.
Ответ: да.

г) вращать вокруг оси CB

Ось вращения CB (сторона рамки) перпендикулярна вектору магнитной индукции $\vec{B}$. При вращении вокруг этой оси плоскость рамки будет поворачиваться, и угол $\alpha$ между нормалью $\vec{n}$ и вектором $\vec{B}$ будет изменяться. Это приведет к изменению магнитного потока и возникновению индукционного тока.
Ответ: да.

д) вращать вокруг оси AB

Ось вращения AB параллельна вектору магнитной индукции $\vec{B}$. При вращении вокруг этой оси нормаль $\vec{n}$ к плоскости рамки будет вращаться в плоскости, перпендикулярной вектору $\vec{B}$. Таким образом, угол $\alpha$ между $\vec{n}$ и $\vec{B}$ будет постоянно оставаться равным $90^\circ$. Магнитный поток изменяться не будет. Индукционный ток не возникнет.
Ответ: нет.

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

В этом случае рамка вращается в своей собственной плоскости. Ориентация плоскости рамки относительно вектора $\vec{B}$ не меняется. Нормаль $\vec{n}$ все время будет перпендикулярна вектору $\vec{B}$, угол $\alpha$ будет оставаться равным $90^\circ$. Магнитный поток не изменится, и индукционный ток не возникнет.
Ответ: нет.