Номер 4, страница 186 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Электромагнитные явления. Параграф 45. Явление электромагнитной индукции. Вопросы - номер 4, страница 186.

Условие.

4. При каких условиях возникает индукционный ток?

Решение.

4. При каких условиях возникает индукционный ток?

Индукционный ток возникает в замкнутом проводящем контуре при выполнении одного, но самого главного условия: изменения магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную этим контуром. Это явление называется электромагнитной индукцией и было открыто Майклом Фарадеем.

Магнитный поток ($\Phi$) — это физическая величина, которая характеризует количество линий магнитной индукции, проходящих через некоторую поверхность. Он рассчитывается по формуле:
$\Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha)$
где:
$\text{B}$ — модуль вектора магнитной индукции (величина магнитного поля),
$\text{S}$ — площадь контура,
$\alpha$ — угол между направлением вектора магнитной индукции $\vec{B}$ и нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура $\vec{n}$.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, возникающая в контуре ЭДС индукции ($\mathcal{E}_{i}$) пропорциональна скорости изменения магнитного потока:
$\mathcal{E}_{i} = - \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$
Знак «минус» в этой формуле отражает правило Ленца, которое определяет направление индукционного тока. Если контур замкнут и имеет сопротивление $\text{R}$, то по закону Ома сила индукционного тока будет равна:
$I_i = \frac{\mathcal{E}_i}{R} = -\frac{1}{R}\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$

Исходя из этого, можно сформулировать два фундаментальных условия для возникновения индукционного тока:
1. Контур должен быть замкнутым. В разомкнутом проводнике возникает только ЭДС индукции, но ток течь не может.
2. Магнитный поток, пронизывающий контур, должен изменяться со временем. Если магнитный поток постоянен ($\frac{\Delta\Phi}{\Delta t} = 0$), то ЭДС индукции и индукционный ток равны нулю.

Изменение магнитного потока ($\Delta\Phi \neq 0$) может происходить по трем причинам, вытекающим из его формулы:
- Изменение величины магнитной индукции $\text{B}$. Например, при приближении или удалении постоянного магнита от катушки, или при изменении силы тока в соседней катушке (электромагните), создающей магнитное поле.
- Изменение площади контура $\text{S}$, находящейся в магнитном поле. Например, при деформации контура (растяжении или сжатии) в постоянном магнитном поле.
- Изменение ориентации контура относительно линий магнитной индукции, то есть изменение угла $\alpha$. Например, при вращении рамки в однородном магнитном поле. Этот принцип лежит в основе работы всех электрогенераторов.

Таким образом, для возникновения индукционного тока необходимо, чтобы замкнутый проводящий контур либо двигался в неоднородном магнитном поле, либо покоился в изменяющемся во времени магнитном поле, либо деформировался или вращался в постоянном магнитном поле. Общим для всех этих случаев является изменение магнитного потока через контур.

Ответ: Индукционный ток возникает в замкнутом проводящем контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.