Физика, 9 класс

Задачи: Направление индукционного тока. Правило Ленца

Все задачи по теме — от базовых к сложным, с подсказками и решениями. Объяснение темы — на странице темы.

База

База Задача 1

К алюминиевому кольцу, подвешенному на нити, быстро подносят южный полюс магнита. Кольцо притянется к магниту или оттолкнётся?

Подсказка

Поток через кольцо растёт. Как кольцо может помешать этому росту?

Решение

Поток через кольцо растёт, поэтому по правилу Ленца поле индукционного тока направлено против поля магнита. Кольцо становится магнитом, обращённым к магниту тоже южным полюсом. Одноимённые полюсы отталкиваются — кольцо отклонится от магнита.

Ответ
Оттолкнётся
База Задача 2

Из сплошного кольца медленно вынимают магнит, а затем делают то же самое с кольцом, у которого есть узкий разрез. В каком кольце возникнет индукционный ток?

Решение

Индукционный ток может течь только по замкнутому контуру. В сплошном кольце ток возникнет, а в кольце с разрезом цепь разомкнута — тока не будет (на концах разреза появится лишь небольшое напряжение).

Ответ
Только в сплошном кольце

Средний

Средний Задача 3

Кольцо площадью 0,02 м² расположено перпендикулярно линиям однородного магнитного поля. Индукцию поля увеличили с 0,15 Тл до 0,40 Тл. На сколько изменился магнитный поток через кольцо и как направлено поле индукционного тока в центре кольца относительно внешнего поля?

Подсказка

Поток \(\Phi = BS\). Поток растёт — значит, поле тока ему мешает.

Решение
Дано
  • \(S = 0{,}02\) м²
  • \(B_1 = 0{,}15\) Тл
  • \(B_2 = 0{,}40\) Тл
Найти
  • \(\Delta\Phi\)
  • направление \(\vec{B}_{\text{к}}\)

\(\Delta\Phi = (B_2 - B_1) S = (0{,}40 - 0{,}15) \cdot 0{,}02 = 0{,}005\) Вб.

Поток увеличился, поэтому по правилу Ленца поле индукционного тока направлено против внешнего поля.

Ответ
0,005 Вб (5 мВб); поле тока направлено против внешнего поля
Средний Задача 4

Магнитный поток через проволочный виток за 0,5 с уменьшился с 12 мВб до 3 мВб. Найдите изменение потока. Поле индукционного тока в центре витка направлено так же, как внешнее поле, или противоположно?

Решение
Дано
  • \(\Phi_1 = 12\) мВб
  • \(\Phi_2 = 3\) мВб
Найти
  • \(\Delta\Phi\)
  • направление \(\vec{B}_{\text{к}}\)

\(\Delta\Phi = \Phi_2 - \Phi_1 = 3 - 12 = -9\) мВб — поток уменьшился на 9 мВб.

При уменьшении потока поле тока «поддерживает» внешний поток, то есть направлено так же, как внешнее поле.

Ответ
Поток уменьшился на 9 мВб; поле тока направлено так же, как внешнее

Сложный

Сложный Задача 5

Магнит северным полюсом вниз падает сквозь горизонтальное медное кольцо. Как направлен индукционный ток (если смотреть на кольцо сверху), пока магнит подлетает к кольцу, и после того, как он пролетел его насквозь?

Подсказка

Поле магнита у полюса N направлено от полюса. Отдельно разберите рост и уменьшение потока.

Решение

Пока магнит подлетает, его поле в кольце направлено вниз (от полюса N) и растёт. Поле тока направлено против — вверх, к наблюдателю. По правилу правой руки (большой палец вверх) ток сверху виден идущим против часовой стрелки.

Когда магнит пролетел, под кольцом удаляется его южный полюс. Поле внутри магнита и рядом с полюсом S направлено к полюсу S, то есть снова вниз, но теперь поток уменьшается. Поле тока направлено так же, вниз, — ток сверху виден идущим по часовой стрелке.

Ответ
Сначала против часовой стрелки, потом по часовой (вид сверху)
Сложный Задача 6

Два одинаковых магнита отпускают с одной высоты. Первый падает сквозь длинную медную трубу, второй — сквозь такую же трубу с продольным разрезом по всей длине. Какой магнит упадёт позже и почему?

Решение

Трубу можно представить как стопку колец. В сплошной трубе вокруг падающего магнита возникают индукционные токи; по правилу Ленца их поля мешают изменению потока, то есть отталкивают подлетающий магнит сверху и притягивают удаляющийся снизу — магнит тормозится. В трубе с разрезом кольцевые токи течь не могут, торможение намного слабее. Позже упадёт магнит в сплошной трубе.

Ответ
Магнит в сплошной трубе
Нашли ошибку?

Опечатка, неверный ответ, непонятное объяснение — напишите, что не так. Мы проверим и исправим.