Задача 1
Условие (кратко)
Катушка K₁ со стальным сердечником включена в цепь источника тока последовательно с реостатом R и ключом K. В её поле находится такая же катушка K₂. Как можно менять магнитный поток через K₂? Рассмотреть все варианты.
Решение
Поток через катушку K₂ равен \(\Phi = BS\cos\alpha\) (для каждого витка), поэтому его можно менять тремя путями: менять индукцию \(B\) поля в месте, где стоит K₂, менять площадь витков \(S\) или менять угол \(\alpha\) — поворачивать K₂.
- Менять силу тока в K₁ реостатом: при передвижении ползунка меняется ток, а значит и индукция поля K₁ — поток через K₂ меняется.
- Замыкать и размыкать ключ K: при замыкании поле K₁ появляется и поток через K₂ растёт от нуля, при размыкании — исчезает.
- Вынимать сердечник из K₁ или вставлять его обратно: со стальным сердечником поле катушки гораздо сильнее.
- Приближать K₂ к K₁ или удалять её: вдали от катушки поле слабее, поэтому меняется индукция в месте, где стоит K₂.
- Поворачивать K₂ так, чтобы менялся угол между осью K₂ и линиями индукции: поток наибольший, когда оси катушек совпадают, и почти нулевой, когда ось K₂ перпендикулярна линиям.
- Менять полярность подключения источника или его напряжение: при смене полярности поле, а значит и поток, меняет направление, при смене напряжения меняется ток.
Площадь витков K₂ жёсткой катушки изменить нельзя, поэтому этот способ здесь неприменим.
Ответ
Менять ток в K₁ реостатом, замыкать и размыкать ключ, вынимать или вставлять сердечник, приближать или удалять K₂, поворачивать K₂ относительно линий индукции, менять полярность или напряжение источника.
Почему так
Магнитный поток зависит от индукции поля, площади контура и его ориентации относительно линий индукции, поэтому менять его можно, изменяя любую из этих величин.
Подробнее — в теме «Магнитный поток».