Качественная задача №45

Многовитковая катушка медного провода подключена к источнику тока через реостат. Вблизи торца катушки на шёлковых нитях подвешено замкнутое медное кольцо с малым сопротивлением. Ось кольца совпадает с осью катушки (см. рисунок). Опишите, как начнёт двигаться кольцо (притянется, оттолкнётся или останется неподвижным относительно катушки), если движок реостата резко сдвинуть вниз в крайнее положение. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

PIC

Ток в цепи идет от плюса источника тока к минусу. В ближних к наблюдателю участках витков катушки ток будет идти вниз. Если по катушке течет ток, она создает магнитное поле. По правилу правой руки вектор магнитной индукции катушки с током направлен вправо. Величина магнитного поля пропорциональна силе тока в катушке.
Ток в цепи определяется по закону Ома:

I =-----ℰ-----,    Rp +r +R пр

где Rp  — сопротивление реостата, r — внутренне сопротивление источника тока, R пр  — сопротивление проводов. При смещении движка реостата вниз его сопротивление вырастет, из-за чего ток в цепи уменьшится, следовательно, магнитное поле, создаваемое катушкой, тоже уменьшится.
Через кольцо проходит магнитный поток Φ = BS ⋅cosα  . Изза изменения магнитного поля меняется поток через кольцо. При изменении потока, по закону Фарадея, в кольце возникает ЭДС индукции ℰ = − ΔΦ-  i    Δt  . В медном кольце по закону Ома возникает индукционный ток      ℰi Ii = RK  . При протекании индукционного тока по кольцу возникает индукционное поле B⃗i  , которое, по правилу Ленца, будет сонаправлено с внешним магнитным полем, т.к. то уменьшается. Поскольку поля, создаваемые катушкой и кольцом направлены в одну сторону, на ближайших торцах будут разноименные магнитные полюса (у кольца справа северный полюс, а на левом торце катушки — южный полюс). Разноименные полюса притягиваются, поэтому кольцо притянется к катушке.

Оцените статью
Я решу все!