Номер 668, страница 101 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитное поле. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Самоиндукция - номер 668, страница 101.

Условие.

668. Одновременно с Фарадеем и независимо от него опыты «по превращению магнетизма в электричество» проводили и другие физики. В одном из случаев опыт состоял в следующем: концы катушки замыкались на гальванометр, который был вынесен в соседнюю комнату. Исследователь вдвигал магнит в катушку и шёл смотреть показания гальванометра — стрелка оставалась неподвижной. В чём была ошибка в постановке опыта?

Решение.

Явление электромагнитной индукции, которое пытался наблюдать исследователь, заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре (в данном случае, в катушке) только при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Согласно закону Фарадея, электродвижущая сила (ЭДС) индукции $ \mathcal{E}_{i} $, а следовательно и индукционный ток, прямо пропорциональны скорости изменения магнитного потока:

$ \mathcal{E}_{i} = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} $

Это означает, что ток в цепи существует не просто при наличии магнита рядом с катушкой, а только в тот момент, когда магнит движется относительно катушки (или катушка относительно магнита). Именно это движение вызывает изменение магнитного потока $ \Delta \Phi $ через витки катушки.

В описанном эксперименте индукционный ток в катушке возник в тот короткий момент, когда исследователь вдвигал магнит. В это время стрелка гальванометра должна была отклониться. Однако, как только исследователь закончил движение и оставил магнит внутри катушки, магнитный поток перестал изменяться ($ \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} = 0 $), и индукционный ток мгновенно исчез.

К тому моменту, когда экспериментатор дошел до соседней комнаты, чтобы посмотреть на показания гальванометра, процесс, вызывающий ток, уже давно закончился. В цепи не было тока, и стрелка прибора, естественно, находилась в нулевом положении.

Ответ: Ошибка в постановке опыта заключалась в том, что наблюдение за результатом (показаниями гальванометра) не было одновременным с действием, вызывающим явление (движением магнита). Индукционный ток является кратковременным и существует только в процессе изменения магнитного потока. Чтобы зафиксировать его, нужно было следить за гальванометром непосредственно в момент движения магнита.