Номер 675, страница 102 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитное поле. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Самоиндукция - номер 675, страница 102.

Условие.

675. Почему колебания стрелки компаса быстрее прекращаются, если корпус прибора латунный или алюминие-вый, и медленнее, если его корпус пластмассовый?

Решение.

Это явление объясняется возникновением вихревых индукционных токов (токов Фуко) в проводящем корпусе прибора под действием переменного магнитного поля колеблющейся стрелки.

В компасе с латунным или алюминиевым корпусом

Стрелка компаса представляет собой постоянный магнит. При ее колебаниях создается переменное магнитное поле. Латунь и алюминий являются проводниками электрического тока. Согласно явлению электромагнитной индукции, переменное магнитное поле стрелки наводит в проводящем корпусе вихревые электрические токи (токи Фуко). По правилу Ленца, магнитное поле, создаваемое этими токами, всегда противодействует причине, их вызвавшей, то есть движению магнитной стрелки. В результате возникает тормозящая сила (электромагнитное демпфирование), которая быстро гасит колебания стрелки. Кинетическая энергия ее движения переходит во внутреннюю энергию корпуса, и колебания быстро прекращаются.

В компасе с пластмассовым корпусом

Пластмасса является диэлектриком (изолятором) и не проводит электрический ток. Поэтому переменное магнитное поле колеблющейся стрелки не может создать в пластмассовом корпусе заметных индукционных токов. Вследствие этого эффект электромагнитного демпфирования отсутствует. Колебания стрелки в таком компасе затухают значительно медленнее, в основном за счет сил трения в опоре и сопротивления воздуха, которые намного слабее сил электромагнитного торможения.

Ответ: Колебания стрелки компаса в металлическом (латунном или алюминиевом) корпусе быстро прекращаются из-за электромагнитного торможения, вызванного вихревыми токами (токами Фуко), которые индуцируются в проводящем корпусе переменным магнитным полем колеблющейся стрелки. В пластмассовом корпусе, который является диэлектриком, индукционные токи не возникают, и затухание колебаний происходит медленно, только под действием сил трения и сопротивления воздуха.