Номер 4, страница 120 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

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

Условие.

4. Какое явление называют электромагнитной индукцией? В каких опытах можно наблюдать это явление?

Решение.

Какое явление называют электромагнитной индукцией?

Электромагнитная индукция — это явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, который пронизывает этот контур. Это фундаментальное явление было открыто английским учёным Майклом Фарадеем в 1831 году.

Ключевым условием для возникновения индукционного тока является именно изменение магнитного потока. Магнитный поток $ \Phi_B $ через поверхность площадью $ S $, находящуюся в однородном магнитном поле с индукцией $ B $, определяется как $ \Phi_B = B \cdot S \cdot \cos\alpha $, где $ \alpha $ — угол между вектором магнитной индукции $ \vec{B} $ и нормалью к плоскости контура. Таким образом, изменение потока может быть вызвано:

1. изменением величины магнитной индукции $ B $;

2. изменением площади $ S $ контура;

3. изменением ориентации контура в пространстве (изменением угла $ \alpha $).

Количественно явление описывается законом электромагнитной индукции Фарадея, который гласит, что электродвижущая сила (ЭДС) индукции $ \mathcal{E}_{ind} $, возникающая в контуре, равна скорости изменения магнитного потока через этот контур, взятой со знаком «минус»:

$ \mathcal{E}_{ind} = - \frac{\Delta\Phi_B}{\Delta t} $

Знак «минус» в этой формуле отражает правило Ленца: индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он был вызван.

Ответ: Электромагнитной индукцией называют явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре вследствие изменения пронизывающего его магнитного потока.

В каких опытах можно наблюдать это явление?

Явление электромагнитной индукции можно продемонстрировать на ряде наглядных опытов, в которых создается изменение магнитного потока через проводящий контур. Наиболее известные из них:

1. Опыт с движением магнита и катушки. Катушку из медного провода подключают к гальванометру (прибору для обнаружения слабого тока). Когда в катушку вносят или из нее выносят постоянный магнит, стрелка гальванометра отклоняется, что свидетельствует о появлении в цепи индукционного тока. Ток существует только во время движения магнита относительно катушки. Если движение прекращается, ток исчезает.

2. Опыт с двумя катушками. Две катушки располагают на одном сердечнике или близко друг к другу. Одну катушку (первичную) подключают к источнику тока через выключатель, а вторую (вторичную) — к гальванометру. В моменты замыкания или размыкания цепи первичной катушки, а также при изменении в ней силы тока с помощью реостата, изменяется ее магнитное поле. Это изменяющееся магнитное поле создает переменный магнитный поток через витки вторичной катушки, что приводит к кратковременному возникновению в ней индукционного тока, который фиксирует гальванометр.

3. Опыт с вращением рамки в магнитном поле. Проводящую рамку, замкнутую на гальванометр, помещают в однородное магнитное поле (например, между полюсами подковообразного магнита). При вращении рамки непрерывно меняется угол между плоскостью рамки и линиями магнитной индукции, что вызывает периодическое изменение магнитного потока через нее. В результате в рамке возникает переменный индукционный ток. Этот принцип лежит в основе работы всех электромеханических генераторов тока.

Ответ: Явление электромагнитной индукции можно наблюдать в опытах, где происходит относительное движение проводника и источника магнитного поля (движение магнита относительно катушки), при изменении силы тока в соседней цепи (опыт с двумя катушками) или при вращении проводящего контура в постоянном магнитном поле.