Номер 2, страница 120 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 4. Электромагнитная индукция. Параграф 21. Явление электромагнитной индукции - номер 2, страница 120.

Условие.

2. С какой целью ставились опыты, изображённые на рис. 119–121? Как они проводились?

Рис. 119

Рис. 120

Рис. 121

Решение.

1. Кем и когда было открыто явление электромагнитной индукции?

Явление электромагнитной индукции было открыто выдающимся английским физиком-экспериментатором Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он установил, что изменяющееся во времени магнитное поле способно создавать (индуцировать) электрический ток в замкнутом проводящем контуре.

Ответ: Явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году.

2. С какой целью ставились опыты, изображённые на рис. 119–121? Как они проводились?

Цель опытов:

Опыты, изображённые на рисунках 119-121, были поставлены Майклом Фарадеем с целью экспериментально доказать гипотезу о том, что магнитное поле может порождать электрический ток. После открытия Г. Х. Эрстедом в 1820 году способности электрического тока создавать магнитное поле, Фарадей и другие учёные искали обратное явление. Таким образом, цель заключалась в том, чтобы найти и изучить условия, при которых в замкнутом проводнике под действием магнитного поля возникает электрический ток.

Проведение и результаты опытов:

Рис. 119. В этом опыте две катушки, первичная (1) и вторичная (2), намотаны на общий железный сердечник для усиления магнитной связи между ними. Первичная катушка через ключ подключается к источнику тока, а вторичная — к гальванометру (чувствительному прибору, регистрирующему наличие и направление слабого тока). Фарадей обнаружил, что ток во вторичной катушке возникает только в моменты замыкания и размыкания цепи первичной катушки.
1. При замыкании ключа ток в катушке 1 нарастает от нуля до своего максимального значения, создавая изменяющееся (увеличивающееся) магнитное поле. Это поле вызывает кратковременный индукционный ток в катушке 2, что фиксируется отклонением стрелки гальванометра.
2. Когда ток в катушке 1 становится постоянным, её магнитное поле также становится постоянным, и ток во вторичной катушке исчезает (стрелка гальванометра возвращается в нулевое положение).
3. При размыкании ключа ток в катушке 1 убывает до нуля, её магнитное поле исчезает, и это изменение снова индуцирует кратковременный ток в катушке 2, но уже в противоположном направлении.

Рис. 120 и 121. В этих опытах исследуется возникновение тока при относительном движении катушек. В первичной катушке течёт постоянный ток, создающий вокруг неё постоянное магнитное поле. Индукционный ток во вторичной катушке, соединённой с гальванометром, возникает только в тот момент, когда одна катушка движется относительно другой (первичную вдвигают/выдвигают из вторичной на рис. 120, или вторичную перемещают относительно неподвижной первичной на рис. 121). При движении изменяется магнитный поток, пронизывающий витки вторичной катушки. Как только относительное движение прекращается, ток во вторичной катушке исчезает. Направление индукционного тока зависит от направления относительного движения (приближение или удаление).

Все эти опыты привели к фундаментальному открытию: электрический ток в замкнутом проводящем контуре возникает всякий раз, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий поверхность, ограниченную этим контуром. Это явление было названо электромагнитной индукцией, а возникающий ток — индукционным током. Величина электродвижущей силы (ЭДС) индукции, согласно закону Фарадея, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока $Φ$ через контур: $ε_{ind} = - \frac{dΦ}{dt}$.

Ответ: Цель опытов — доказать, что изменяющееся магнитное поле порождает электрический ток, и исследовать условия возникновения этого индукционного тока. Опыты проводились путём создания изменяющегося магнитного потока через вторичную катушку (с помощью замыкания/размыкания цепи первичной катушки или с помощью их относительного движения) и регистрации возникающего во вторичной катушке тока с помощью гальванометра.