Номер 4, страница 204 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

4. Каково направление индукционного тока в сплошном алюминиевом кольце, к которому подносят магнит (рис. 182)? Как будет двигаться кольцо? Что будет, если магнит подносить к кольцу с разрезом?

Рис. 182

Каково направление индукционного тока в сплошном алюминиевом кольце, к которому подносят магнит?

При приближении магнита к сплошному алюминиевому кольцу происходит изменение магнитного потока, пронизывающего это кольцо. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, это изменение потока создает в кольце индукционную электродвижущую силу (ЭДС), которая, в свою очередь, порождает индукционный ток, так как кольцо является замкнутым проводником.

Направление этого тока определяется правилом Ленца. Согласно этому правилу, индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

В данном случае к кольцу подносят магнит южным полюсом (S). Линии магнитной индукции входят в южный полюс, поэтому вектор магнитной индукции $\vec{B}$ внешнего поля направлен от кольца к магниту (влево на рисунке). При приближении магнита магнитный поток через кольцо увеличивается. Чтобы противодействовать этому увеличению, индукционный ток в кольце должен создать собственное магнитное поле $\vec{B}_{i}$, направленное в противоположную сторону, то есть от магнита (вправо на рисунке). Такое поле создается, если обращенная к магниту сторона кольца сама становится южным полюсом.

Используя правило правой руки (если обхватить виток ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току, то отставленный большой палец покажет направление вектора магнитной индукции внутри витка), можно определить направление тока. Чтобы большой палец был направлен вправо (создавая южный полюс), пальцы должны указывать направление тока по часовой стрелке, если смотреть на кольцо со стороны приближающегося магнита.

Ответ: Индукционный ток в сплошном кольце будет направлен по часовой стрелке, если смотреть на него со стороны магнита.

Как будет двигаться кольцо?

Поскольку индукционный ток создает на стороне кольца, обращенной к магниту, южный полюс, а к нему приближается также южный полюс магнита, между ними возникнет сила отталкивания. Одноименные магнитные полюса отталкиваются. Так как кольцо может свободно вращаться на коромысле, под действием этой силы отталкивания оно начнет двигаться в сторону от магнита.

Ответ: Кольцо будет отталкиваться от магнита и двигаться в направлении от него.

Что будет, если магнит подносить к кольцу с разрезом?

Кольцо с разрезом не является замкнутым электрическим контуром. При приближении магнита к такому кольцу изменение магнитного потока по-прежнему будет индуцировать в нем ЭДС. Однако из-за разрыва цепи протекание значительного индукционного тока по всему кольцу невозможно. На концах разреза возникнет разность потенциалов, но замкнутого тока не будет.

Поскольку в кольце с разрезом не возникает индукционный ток, оно не создает и собственного магнитного поля, которое могло бы взаимодействовать с полем постоянного магнита. Следовательно, никакой силы (ни притяжения, ни отталкивания) между магнитом и кольцом с разрезом не возникнет.

Ответ: Кольцо с разрезом останется неподвижным, так как в нем не возникает индукционный ток и, следовательно, оно не взаимодействует с магнитом.