Номер 3, страница 120 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 4. Электромагнитная индукция. Параграф 21. Явление электромагнитной индукции - номер 3, страница 120.

Условие.

3. Почему в витке не возникает индукционный ток (см. рис. 121)?

Рис. 121

Решение.

Решение

Индукционный ток в замкнутом проводящем контуре, каким является виток, возникает только при изменении магнитного потока, пронизывающего площадь этого контура. Это фундаментальный принцип, известный как закон электромагнитной индукции Фарадея. Математически он выражается формулой для электродвижущей силы (ЭДС) индукции $ \mathcal{E}_{ind} $:

$ \mathcal{E}_{ind} = - \frac{d\Phi}{dt} $

где $ \Phi $ — магнитный поток. Индукционный ток $ I_{ind} $ появится только в том случае, если $ \mathcal{E}_{ind} \neq 0 $, а для этого необходимо, чтобы магнитный поток менялся со временем ($ \frac{d\Phi}{dt} \neq 0 $).

В представленной на рисунке 121 установке гальванометр показывает отсутствие тока в витке. Это означает, что магнитный поток через виток постоянен. Такая ситуация может наблюдаться в двух основных стационарных состояниях системы:

1. Ключ в цепи с катушкой разомкнут. В этом случае ток в катушке не течет, она не создает магнитного поля, и, следовательно, магнитный поток через виток равен нулю. Поскольку поток не меняется (остается равным нулю), индукционный ток не возникает.

2. Ключ в цепи с катушкой замкнут, и с момента замыкания прошло достаточно времени для установления постоянного тока. Постоянный ток в катушке создает постоянное во времени магнитное поле. Так как виток и катушка неподвижны друг относительно друга, магнитный поток, пронизывающий виток, также постоянен (хоть и не равен нулю).

В обоих случаях скорость изменения магнитного потока $ \frac{d\Phi}{dt} $ равна нулю. Вследствие этого ЭДС индукции $ \mathcal{E}_{ind} $ также равна нулю, и индукционный ток в витке отсутствует. Ток возник бы лишь на короткое время в переходных процессах: в момент замыкания или размыкания ключа, или при изменении взаимного расположения катушки и витка.

Ответ: Индукционный ток в витке не возникает, потому что магнитный поток, пронизывающий виток, не изменяется со временем. Это происходит, когда в первичной цепи с катушкой течет постоянный ток (или ток отсутствует вовсе), а катушка и виток неподвижны относительно друг друга.