Номер 1097, страница 249 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1097. Два кольца $I$ и $II$ расположены в одной вертикальной плоскости. Большое кольцо $II$ включено в электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа $K$ и реостата (рис. 255). Будет ли в малом кольце $I$ возникать индукционный ток, если:

а) замыкать ключ $K$;

б) при замкнутом ключе $K$ в кольца вносить пластмассовый стержень;

в) при замкнутом ключе $K$ перемещать ползунок реостата вправо;

г) при замкнутом ключе $K$ вращать кольцо $I$ вокруг его горизонтального диаметра?

Рис. 255

Для возникновения индукционного тока в малом кольце I необходимо, чтобы изменялся магнитный поток, пронизывающий его. Магнитный поток создается током, текущим в большом кольце II. Магнитный поток $\Phi$ зависит от индукции магнитного поля $B$ (которая пропорциональна силе тока в кольце II), площади $S$ контура (кольца I) и их взаимной ориентации, которая определяется углом $\alpha$ между нормалью к плоскости контура и вектором магнитной индукции: $\Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha)$.

а) При замыкании ключа $K$ сила тока в большом кольце II возрастает от нуля до некоторого установившегося значения. Это приводит к увеличению индукции создаваемого им магнитного поля. В результате магнитный поток, пронизывающий малое кольцо I, также возрастает. Согласно закону электромагнитной индукции, изменение магнитного потока вызовет появление индукционного тока в кольце I.

Ответ: Да, индукционный ток возникнет.

б) При замкнутом ключе $K$ в кольце II течет постоянный ток, создающий постоянное магнитное поле. Пластмассовый стержень является диамагнетиком, его магнитная проницаемость близка к единице. Внесение такого стержня в кольца практически не изменит магнитное поле, а следовательно, и магнитный поток через кольцо I. Поскольку изменение магнитного потока равно нулю ($\Delta\Phi = 0$), индукционный ток в кольце I не возникнет.

Ответ: Нет, индукционный ток не возникнет.

в) Перемещение ползунка реостата вправо, согласно схеме, увеличивает сопротивление электрической цепи, в которую включено кольцо II. Согласно закону Ома, увеличение сопротивления приведет к уменьшению силы тока в кольце II. Уменьшение силы тока вызовет ослабление создаваемого им магнитного поля и, как следствие, уменьшение магнитного потока через кольцо I. Изменение магнитного потока приведет к возникновению индукционного тока в малом кольце.

Ответ: Да, индукционный ток возникнет.

г) При замкнутом ключе $K$ ток в кольце II и создаваемое им магнитное поле постоянны. Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ в области малого кольца перпендикулярен его плоскости. При вращении кольца I вокруг его горизонтального диаметра будет изменяться угол $\alpha$ между вектором $\vec{B}$ и нормалью к плоскости кольца I. Это приведет к изменению магнитного потока $\Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha)$, пронизывающего кольцо I. В результате в малом кольце возникнет индукционный ток.

Ответ: Да, индукционный ток возникнет.