Намагниченный стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из положения, изображенного на рис. 1. Пролетая сквозь закреплённое кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила которого изменяется со временем так, как показано на рис. 2.
Почему в момент времени модуль силы тока больше, чем в момент времени
? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. Влиянием тока в кольце на движение магнита пренебречь
Стержень создает вокруг себя неоднородное магнитное поле, при удалении от центра стрежня поле уменьшается. При движении стержня к кольцу магнитный поток через кольцо будет увеличиваться, достигая максимума в момент, когда кольцо будет на уровне середины стержня, а затем начнет уменьшаться. По закону Фарадея в кольце будет возникать ЭДС индукции, модуль которой равен
значит, по кольцу будет течь индукционный ток,
где – сопротивление кольца.
Пренебрегая влиянием тока в кольцо, можно сказать, что стержень падает равноускоренно с ускорением , значит, скорость изменения магнитного потока также будет увеличиваться. Момент
– соответствует входу стержня в кольцо, а момент
– выходу, так как скорость в момент
больше, то и больше изменение магнитного потока, значит, больше ЭДС индукции и сила тока.