Номер 690, страница 106 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Самоиндукция. Электромагнитное поле - номер 690, страница 106.

► 690. В каком случае легче вращать ротор генератора переменного тока (см. рис. 162) — когда внешняя цепь разомкнута или когда замкнута? Почему?

Рис. 162

Решение

Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции. Когда ротор (постоянный магнит) вращается внутри стационарной обмотки, магнитный поток через обмотку постоянно изменяется. Согласно закону Фарадея, это изменение магнитного потока индуцирует в обмотке электродвижущую силу (ЭДС).

Рассмотрим два случая:

1. Внешняя цепь разомкнута. В этом случае в обмотке возникает ЭДС, но электрический ток протекать не может. Поскольку индукционного тока нет, не создается и его магнитное поле, которое могло бы взаимодействовать с полем ротора. Вращению ротора препятствуют только незначительные силы трения и сопротивление воздуха, поэтому вращать его легко.

2. Внешняя цепь замкнута. В этом случае под действием ЭДС в замкнутой цепи возникает индукционный ток. Согласно правилу Ленца, этот ток создает собственное магнитное поле, которое противодействует причине его возникновения, то есть вращению ротора. Это противодействие проявляется как тормозящий электромагнитный момент. Чтобы поддерживать вращение ротора, необходимо прикладывать внешнюю силу и совершать механическую работу для преодоления этого момента. Эта работа, по закону сохранения энергии, преобразуется в электрическую энергию, выделяемую в цепи.

Таким образом, при замкнутой цепи вращать ротор значительно труднее.

Ответ: Ротор генератора легче вращать, когда внешняя цепь разомкнута. Потому что при замкнутой цепи в обмотке возникает индукционный ток, который, согласно правилу Ленца, создает магнитное поле, препятствующее вращению ротора. При разомкнутой цепи ток отсутствует, и этого тормозящего электромагнитного воздействия нет.