Номер 3, страница 166 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Электромагнитные явления. Параграф 36. Явление электромагнитной индукции - номер 3, страница 166.

Условие.

3. Что называют явлением электромагнитной индукции?

Решение.

Гипотеза Майкла Фарадея, выдвинутая в 1831 году, заключалась в том, что переменное магнитное поле должно порождать электрический ток. Для проверки этой гипотезы он провел серию знаменитых опытов, которые легли в основу учения об электромагнетизме.

Опыт 1: Взаимодействие катушки и постоянного магнита.
Для этого опыта используется катушка, замкнутая на чувствительный гальванометр (прибор для обнаружения слабого тока), и постоянный магнит.
• Когда магнит и катушка неподвижны относительно друг друга, гальванометр показывает отсутствие тока.
• При вдвигании магнита в катушку (например, северным полюсом) стрелка гальванометра отклоняется, фиксируя появление в цепи электрического тока. Этот ток называют индукционным.
• Если оставить магнит неподвижным внутри катушки, стрелка гальванометра возвращается к нулю. Ток исчезает.
• При выдвигании магнита из катушки стрелка гальванометра снова отклоняется, но уже в противоположную сторону. Это означает, что ток возник опять, но потек в другом направлении.
• Если изменять скорость движения магнита, то можно заметить, что чем быстрее движется магнит, тем сильнее отклоняется стрелка гальванометра, то есть тем больше величина индукционного тока.
• Аналогичные результаты наблюдаются, если двигать катушку относительно неподвижного магнита.
Вывод из опыта: Электрический ток в замкнутом контуре возникает только при изменении числа линий магнитной индукции (магнитного потока), пронизывающих площадь этого контура. Направление и сила тока зависят от направления и скорости изменения магнитного потока.

Опыт 2: Взаимодействие двух катушек.
В этом опыте используются две катушки. Первая катушка (первичная) подключается к источнику тока через выключатель. Вторая катушка (вторичная), не имеющая своего источника, замкнута на гальванометр.
• В момент замыкания цепи первичной катушки гальванометр, подключенный ко второй катушке, фиксирует кратковременное появление индукционного тока.
• После того как ток в первичной катушке устанавливается и становится постоянным, индукционный ток во вторичной катушке исчезает.
• В момент размыкания цепи первичной катушки гальванометр снова фиксирует кратковременный всплеск тока, но уже противоположного направления.
Вывод из опыта: Появление индукционного тока во вторичной катушке вызвано изменением магнитного поля, создаваемого током в первичной катушке. Когда ток в первичной цепи нарастает (при замыкании) или спадает (при размыкании), создаваемое им магнитное поле меняется, что и приводит к возникновению ЭДС индукции во вторичной катушке.

Эти опыты убедительно доказали гипотезу Фарадея: изменяющееся во времени магнитное поле порождает электрическое поле, которое, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в проводнике.

Ответ: Опыты, подтверждающие гипотезу Фарадея, демонстрируют возникновение электрического тока (индукционного тока) в замкнутом проводящем контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Ключевыми являются опыты с движением постоянного магнита относительно катушки и опыты с двумя катушками, где изменение тока в одной катушке вызывает появление тока в другой.

3. Явлением электромагнитной индукции называют явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, который пронизывает этот контур. Возникающий при этом ток называется индукционным током.

Важно отметить, что первопричиной появления индукционного тока является возникновение электродвижущей силы (ЭДС), называемой ЭДС индукции. Эта ЭДС возникает в проводнике независимо от того, замкнут он или нет. Если же проводник образует замкнутый контур, то под действием ЭДС индукции в нем возникает упорядоченное движение зарядов — индукционный ток.

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) количественно описывает это явление. Он гласит, что ЭДС индукции $ \mathcal{E}_i $ в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока $ \Phi $ через поверхность, ограниченную этим контуром, и взята со знаком минус:

$ \mathcal{E}_i = - \frac{d\Phi}{dt} $

Знак «минус» в этой формуле отражает правило Ленца, согласно которому индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Ответ: Явление электромагнитной индукции — это возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре вследствие изменения магнитного потока, проходящего через площадь, ограниченную этим контуром.