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
