Номер 662, страница 100 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Самоиндукция. Электромагнитное поле - номер 662, страница 100.

662. На рисунке 146 показано направление линий магнитного поля. В этом магнитном поле перемещают замкнутый виток проволоки сначала вертикально вверх так, что плоскость витка параллельна линиям индукции магнитного поля (рис. 146, а), затем в горизонтальном направлении так, что плоскость витка перпендикулярна линиям индукции магнитного поля (рис. 146, б). При каком движении рамки происходит изменение магнитного потока?

Рис. 146

Решение

Магнитный поток $\Phi$ через поверхность площадью $S$, помещенную в магнитное поле с индукцией $\vec{B}$, вычисляется по формуле: $\Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha)$, где $\alpha$ — это угол между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и вектором нормали $\vec{n}$ (перпендикуляром) к плоскости поверхности.

Изменение магнитного потока происходит, когда со временем изменяется хотя бы одна из величин: модуль индукции поля $B$, площадь контура $S$ или угол $\alpha$.

Рис. 146, а)

В этом случае плоскость витка параллельна линиям магнитной индукции. Это значит, что вектор нормали $\vec{n}$ к плоскости витка перпендикулярен вектору индукции $\vec{B}$, и угол между ними $\alpha = 90^\circ$. Магнитный поток через виток всегда равен нулю: $\Phi = B \cdot S \cdot \cos(90^\circ) = 0$. При движении витка вверх, параллельно линиям поля, его ориентация относительно поля не меняется. Магнитный поток остается постоянным (равным нулю), и его изменения не происходит.

Рис. 146, б)

В этом случае плоскость витка перпендикулярна линиям магнитной индукции. Вектор нормали $\vec{n}$ к плоскости витка параллелен вектору индукции $\vec{B}$, и угол между ними $\alpha = 0^\circ$. Магнитный поток, пронизывающий виток, отличен от нуля и равен: $\Phi = B \cdot S \cdot \cos(0^\circ) = B \cdot S$. При движении витка в горизонтальном направлении (перпендикулярно линиям поля) он может переместиться в область, где индукция магнитного поля $B$ имеет другое значение (если поле неоднородно по горизонтали). В этом случае, при постоянстве площади $S$ и угла $\alpha$, величина магнитного потока $\Phi$ изменится, что приведет к возникновению индукционного тока.

Ответ:

Изменение магнитного потока происходит при движении, показанном на рисунке 146, б). В этом случае виток движется перпендикулярно линиям магнитного поля, и при возможном изменении величины индукции поля в пространстве (неоднородное поле) пронизывающий виток поток $\Phi = B S$ будет изменяться. В случае а), виток движется параллельно линиям поля, и пронизывающий его магнитный поток всегда равен нулю, поэтому он не изменяется.