Номер 1, страница 187 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. Как создать кратковременный индукционный ток в катушке $K_2$, изображённой на рисунке 137?

Решение

Индукционный ток в замкнутом проводящем контуре (каким является катушка K₂, если предположить, что она подключена к гальванометру) возникает в соответствии с явлением электромагнитной индукции. Согласно закону Фарадея, ЭДС индукции $ \mathcal{E}_{i} $ в контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока $ \Phi $, пронизывающего этот контур:

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

Эта ЭДС и создает индукционный ток $ I_{i} = \mathcal{E}_{i} / R $, где $ R $ — полное сопротивление цепи катушки K₂.

В установке, о которой идет речь (обычно она состоит из двух катушек K₁ и K₂), магнитное поле, создающее поток через катушку K₂, порождается током в катушке K₁, которая подключена к источнику тока. Следовательно, чтобы изменить магнитный поток через K₂ и тем самым создать в ней индукционный ток, необходимо изменить либо ток в K₁, либо взаимное расположение катушек, либо свойства среды внутри них.

Существует несколько способов создания кратковременного индукционного тока в катушке K₂:

1. Замыкание или размыкание цепи первой катушки (K₁). При замыкании ключа в цепи катушки K₁ сила тока в ней возрастает от нуля до определенного стационарного значения. Это изменение тока порождает переменное магнитное поле, которое создает изменяющийся во времени магнитный поток через катушку K₂. В K₂ возникает кратковременный индукционный ток. Аналогично, при размыкании ключа ток в K₁ уменьшается до нуля, что также вызывает изменение магнитного потока и появление индукционного тока в K₂ (но противоположного направления).

2. Изменение силы тока в катушке K₁. Если в цепь катушки K₁ включить реостат, то, перемещая его ползунок, можно изменять сопротивление цепи. Согласно закону Ома, это приведет к изменению силы тока в K₁. Любое изменение тока в K₁ будет индуцировать ток в K₂, который будет существовать, пока меняется ток.

3. Изменение взаимного расположения катушек. Если по катушке K₁ протекает постоянный ток, то можно перемещать катушку K₂ относительно K₁ (например, приближать, удалять или поворачивать). Такое движение изменит величину магнитного потока, пронизывающего K₂, и вызовет в ней индукционный ток. Ток будет существовать только во время движения катушек друг относительно друга.

4. Введение или удаление сердечника. Введение железного сердечника внутрь катушек (при постоянном токе в K₁) приводит к усилению магнитного поля и, следовательно, к увеличению магнитного потока. Это изменение потока индуцирует ток в K₂. Удаление сердечника вызывает обратный эффект: уменьшение потока и возникновение индукционного тока противоположного направления.

Ответ: Чтобы создать кратковременный индукционный ток в катушке K₂, нужно изменить пронизывающий её магнитный поток. Это можно сделать одним из следующих способов: 1) замкнуть или разомкнуть электрическую цепь первой катушки К₁; 2) изменить силу тока в катушке К₁ при помощи реостата; 3) перемещать одну катушку относительно другой; 4) вставлять в катушки (или вынимать из них) общий железный сердечник.