Номер 674, страница 102 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитное поле. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Самоиндукция - номер 674, страница 102.

Условие.

674. Определите в каждом случае магнитные полюсы и направление индукционного тока в замкнутом витке в моменты, когда незамкнутый виток подключают к источнику тока (рис. 152). Рис. 152

Решение.

Для решения задачи воспользуемся правилом Ленца и правилом правой руки.

Правило Ленца гласит: индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, своим магнитным полем противодействует изменению внешнего магнитного потока, которое вызвало этот ток.

Правило правой руки для катушки: если обхватить катушку (виток) ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в ней, то отставленный большой палец покажет направление вектора магнитной индукции $B$ внутри катушки (т.е. укажет на северный полюс N).

а)

В момент подключения левого витка к источнику тока, в нем потечет ток в направлении от «+» к «-». Для наблюдателя, находящегося справа (со стороны замкнутого витка), ток в левом витке будет направлен против часовой стрелки. По правилу правой руки, этот ток создаст магнитное поле, вектор индукции $B$ которого будет направлен вправо, к замкнутому витку. Таким образом, обращенная к замкнутому витку сторона левого витка станет северным полюсом (N).

Так как ток в левом витке нарастает, магнитный поток, пронизывающий правый (замкнутый) виток, увеличивается. Согласно правилу Ленца, в правом витке возникнет индукционный ток, который создаст собственное магнитное поле $B_{ind}$, направленное против внешнего поля, то есть влево. Магнитное поле, направленное из витка влево, означает, что обращенная к левому витку сторона правого витка станет северным полюсом (N), а противоположная — южным (S).

Применяя правило правой руки к правому витку, чтобы его магнитное поле было направлено влево, индукционный ток в нем должен течь по часовой стрелке (для наблюдателя справа).

Ответ: Обращенная к источнику сторона замкнутого витка станет северным полюсом (N), а противоположная — южным (S). Индукционный ток направлен по часовой стрелке (если смотреть со стороны источника).

б)

В момент подключения нижнего витка к источнику, в нем потечет ток от «+» к «-». Для наблюдателя сверху, ток будет направлен против часовой стрелки. По правилу правой руки, этот ток создаст магнитное поле, направленное вверх. Следовательно, верхняя сторона нижнего витка станет северным полюсом (N).

Магнитный поток, направленный вверх, пронизывает верхний (замкнутый) виток и нарастает. По правилу Ленца, индукционный ток в верхнем витке создаст собственное магнитное поле $B_{ind}$, направленное в противоположную сторону, то есть вниз. Такое поле создается, когда нижняя, обращенная к источнику, сторона витка является северным полюсом (N), а верхняя — южным (S).

Чтобы создать магнитное поле, направленное вниз, индукционный ток в верхнем витке (по правилу правой руки) должен быть направлен по часовой стрелке (для наблюдателя сверху).

Ответ: Обращенная к источнику нижняя сторона замкнутого витка станет северным полюсом (N), а верхняя — южным (S). Индукционный ток направлен по часовой стрелке (если смотреть сверху).

в)

В момент подключения нижнего витка к источнику, в нем потечет ток от «+» к «-». Для наблюдателя сверху, ток будет направлен по часовой стрелке. По правилу правой руки, этот ток создаст магнитное поле, направленное вниз. Следовательно, верхняя сторона нижнего витка станет южным полюсом (S).

Магнитный поток, направленный вниз, пронизывает верхний (замкнутый) виток и нарастает. Согласно правилу Ленца, индукционный ток в верхнем витке создаст собственное магнитное поле $B_{ind}$, направленное в противоположную сторону, то есть вверх. Такое поле создается, когда верхняя сторона витка является северным полюсом (N), а нижняя, обращенная к источнику — южным (S).

Чтобы создать магнитное поле, направленное вверх, индукционный ток в верхнем витке (по правилу правой руки) должен быть направлен против часовой стрелки (для наблюдателя сверху).

Ответ: Обращенная к источнику нижняя сторона замкнутого витка станет южным полюсом (S), а верхняя — северным (N). Индукционный ток направлен против часовой стрелки (если смотреть сверху).