Э/м Индукция

Задание №21. Качественная Задача

№2. Задание 21

ID: 00016577

Прямоугольную рамку из тонкой проволоки поместили в однородное магнитное поле, перпендикулярно линиям магнитной индукции, как показано на рисунке. Как будут направлены силы, действующие на рамку со стороны внешнего поля, если увеличить магнитное поле?

Рисунок к заданию 21 ЕГЭ по физике — Э/м Индукция

Источник: ФИПИ

Решение

Что происходит

Рамка лежит в плоскости рисунка, внешнее магнитное поле $\vec{B}$ направлено из страницы (точка на рисунке). При увеличении $$B$$ магнитный поток через рамку $\Phi = B \cdot S$ возрастает. По закону электромагнитной индукции Фарадея в рамке возникает ЭДС индукции и индукционный ток.

Почему (законы)

По правилу Ленца индукционный ток направлен так, чтобы его магнитное поле противодействовало изменению потока. Так как поток растёт и поле направлено «из страницы», индукционный ток создаёт поле «в страницу» внутри рамки — значит, ток течёт по часовой стрелке (если смотреть на рисунок).

Теперь применим закон Ампера ( $\vec{F} = I \vec{l} \times \vec{B}$ ) к каждой стороне рамки. Внешнее поле направлено из страницы:

Верхняя сторона — ток вправо, поле из страницы → сила вниз (к центру рамки).
Нижняя сторона — ток влево, поле из страницы → сила вверх (к центру рамки).
Правая сторона — ток вниз, поле из страницы → сила влево (к центру рамки).
Левая сторона — ток вверх, поле из страницы → сила вправо (к центру рамки).

Все четыре силы направлены к центру рамки — рамка испытывает сжимающие силы, стремящиеся уменьшить её площадь.

Итог. Силы Ампера, действующие на стороны рамки, направлены к её центру — рамка сжимается.

Ответ

Силы Ампера, действующие на стороны рамки, направлены к центру рамки — рамка сжимается (стремится уменьшить площадь).

Другие задания по теме «Э/м Индукция» (8)