Магнетизм

Задание №21. Качественная Задача

№2. Задание 21

ID: 00010606

Намагниченный стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из положения, изображённого на рисунке 1. Пролетая сквозь закрепленное проволочное кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила которого изменяется со временем так, как показано на рисунке 2.

Почему в моменты времени $$t_1$$ и $$t_2$$ ток в кольце имеет различные направления? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. Влиянием тока в кольце на движение магнита пренебречь.

Рисунок к заданию 21 ЕГЭ по физике — Магнетизм

Источник: ФИПИ

Решение

Дано:

Намагниченный стержень (магнит) падает сквозь проволочное кольцо. На графике I(t) в момент T1 и T2 ток имеет противоположные знаки.

Найти:

объяснение смены направления тока.

Решение:

По закону электромагнитной индукции Фарадея индукционный ЭДС:

\varepsilon = -\frac{d\Phi}{dt}

, направление тока определяется правилом Ленца. До пролёта (момент T1). Магнит приближается к кольцу северным полюсом. Магнитный поток через кольцо направлен вниз и возрастает. По правилу Ленца индукционный ток создаёт собственное поле, направленное вверх (против изменения), — ток течёт в одном направлении (условно «положительном»). После пролёта (момент T2). Магнит пролетел сквозь кольцо и удаляется от него южным полюсом вниз. Теперь магнитный поток через кольцо (направленный вниз) убывает. По правилу Ленца индукционный ток создаёт поле, направленное вниз (поддерживает убывающий поток), — ток меняет направление на противоположное (условно «отрицательное»). Таким образом, смена направления тока объясняется сменой знака производной магнитного потока

d\Phi/dt

: сначала поток рос (стержень приближался), затем убывал (стержень удалялся).

\varepsilon = -\frac{d\Phi}{dt}: \text{ при } \frac{d\Phi}{dt}\gt 0 \Rightarrow I_1; \text{ при } \frac{d\Phi}{dt}\lt 0 \Rightarrow I_2 = -I_1

Ответ

При приближении магнита поток растёт — ток в одну сторону; после пролёта поток убывает — ток меняет направление по правилу Ленца

Видеоразбор

Другие задания по теме «Магнетизм» (8)