Номер 671, страница 102 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитное поле. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Самоиндукция - номер 671, страница 102.

Условие.

671. Металлическое кольцо, подвешенное на двух нитях, качается, как маятник. Почему качания быстро прекращаются, если к кольцу приблизить полюс магнита?

Решение.

Когда металлическое кольцо, являющееся проводником, качается вблизи полюса магнита, оно движется в его магнитном поле. При этом изменяется магнитный поток $ \Phi $, пронизывающий площадь, ограниченную кольцом.

Согласно закону электромагнитной индукции, в проводящем контуре при изменении магнитного потока через него возникает индукционный электрический ток. В данном случае в сплошном металлическом кольце возникают так называемые вихревые токи (токи Фуко).

По правилу Ленца, направление индукционного тока таково, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, которым этот ток вызван.

• Когда кольцо приближается к магниту, магнитный поток через него возрастает. Возникающий ток создает магнитное поле, которое отталкивается от поля магнита. Это создает тормозящую силу, направленную против движения кольца.
• Когда кольцо удаляется от магнита, магнитный поток убывает. Индукционный ток меняет направление и создает магнитное поле, которое притягивается к полю магнита. Это снова создает тормозящую силу, направленную против движения кольца.

Таким образом, на кольцо постоянно действует сила электромагнитной природы, которая всегда направлена против его скорости и тормозит движение. Эта сила вызывает быстрое затухание колебаний, так как кинетическая энергия движения кольца преобразуется в тепловую энергию, выделяющуюся в кольце за счет протекания вихревых токов (джоулево тепло).

Ответ: Качания быстро прекращаются из-за явления электромагнитной индукции. При движении кольца в магнитном поле в нем возникают индукционные (вихревые) токи. Взаимодействие магнитного поля этих токов с полем постоянного магнита, согласно правилу Ленца, создает силу, которая всегда направлена против движения кольца и тормозит его. Механическая энергия колебаний при этом преобразуется во внутреннюю (тепловую) энергию кольца.