Номер 3, страница 204 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

3. Как определяют направление индукционного тока?

Как определяют направление индукционного тока?

Направление индукционного тока, возникающего в проводящем контуре при изменении магнитного потока, определяют с помощью двух основных правил: правила Ленца и правила правой руки.

Правило Ленца

Правило Ленца является фундаментальным и представляет собой качественное следствие закона сохранения энергии для электромагнитных явлений. Оно формулируется следующим образом:

Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, всегда имеет такое направление, что создаваемое им собственное магнитное поле препятствует изменению внешнего магнитного потока, которым этот ток был вызван.

Для определения направления тока с помощью правила Ленца используется следующий алгоритм:

1. Определить направление вектора магнитной индукции ($\vec{B}$) внешнего поля, пронизывающего контур.
2. Установить характер изменения магнитного потока ($Φ$) через контур. Магнитный поток может увеличиваться ($ΔΦ > 0$) или уменьшаться ($ΔΦ < 0$). Это происходит при изменении величины магнитной индукции $B$, площади контура $S$ или его ориентации в поле (угла $\alpha$ между вектором $\vec{B}$ и нормалью к контуру).
3. Определить направление вектора магнитной индукции ($\vec{B}_{ind}$), создаваемого самим индукционным током. Согласно правилу Ленца:
   • Если внешний магнитный поток увеличивается, то вектор $\vec{B}_{ind}$ направлен противоположно вектору внешнего поля $\vec{B}$.
   • Если внешний магнитный поток уменьшается, то вектор $\vec{B}_{ind}$ сонаправлен с вектором внешнего поля $\vec{B}$ (т.е. поле индукционного тока стремится "поддержать" ослабевающее внешнее поле).

4. Зная направление вектора $\vec{B}_{ind}$, найти направление индукционного тока $I_{ind}$ в контуре, используя правило правой руки (для соленоида/витка) или правило буравчика. Если обхватить контур правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление $\vec{B}_{ind}$, то остальные четыре пальца покажут направление тока $I_{ind}$.

Правило правой руки

Данное правило является частным случаем и удобно для быстрого определения направления индукционного тока в прямолинейном проводнике, который движется в магнитном поле.

Правило формулируется так:

Если ладонь правой руки расположить так, чтобы линии магнитной индукции (вектор $\vec{B}$) входили в нее перпендикулярно, а отогнутый на 90° большой палец направить по вектору скорости движения проводника ($\vec{v}$), то четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока $I_{ind}$ в этом проводнике.

Это правило является прямым следствием действия силы Лоренца ($ \vec{F_L} = q(\vec{v} \times \vec{B}) $) на свободные носители заряда (электроны) в движущемся проводнике.

Ответ: Направление индукционного тока определяют по правилу Ленца, согласно которому возникающий ток своим магнитным полем всегда противодействует изменению магнитного потока, который его вызвал. Для частного случая прямолинейного проводника, движущегося в магнитном поле, можно использовать правило правой руки.