ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер p40.2: Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции

План решения:

Для определения полюса магнита необходимо воспользоваться правилом Ленца. Согласно этому правилу, индукционный ток в замкнутом контуре имеет такое направление, что своим магнитным полем он противодействует причине, вызвавшей его возникновение. В данном случае причиной является изменение магнитного потока через кольцо при выведении из него магнита.

Вычисление и логический анализ:

1. Магнит выводят из кольца. Это означает, что модуль вектора магнитной индукции B, пронизывающей площадь кольца, уменьшается. Следовательно, магнитный поток Φ также убывает. 2. Чтобы противодействовать уменьшению внешнего магнитного потока, собственное магнитное поле индукционного тока должно быть направлено в ту же сторону , что и поле постоянного магнита внутри кольца (чтобы «поддержать» убывающий поток). 3. Направление индукционного тока показано на рисунке (который подразумевается в условии задачи). По правилу правой руки (или буравчика) можно определить направление вектора магнитной индукции поля этого тока внутри кольца. 4. Поскольку поле тока совпадает по направлению с полем магнита внутри кольца, а снаружи линии поля магнита выходят из северного полюса (N) и входят в южный (S), то ближе к кольцу должен находиться тот полюс, чьи линии поля направлены внутрь кольца в том же направлении, что и поле тока. 5. Обычно в таких задачах, если ток течёт против часовой стрелки (при взгляде со стороны наблюдателя), поле тока направлено «на нас». Если магнит выводят, значит, его поле было направлено «на нас», то есть из кольца выходили линии поля. Линии поля выходят из северного полюса. Значит, ближе к кольцу был северный полюс. 6. Если бы ток шёл по часовой стрелке, поле было бы направлено «от нас», значит, линии входили в кольцо, и ближе был бы южный полюс.

Так как варианты ответа включают только «северный» или «южный» (варианты 3 и 4 — электрические заряды, не применимы к полюсам магнита), нужно выбрать между 1 и 2. Без конкретного изображения направления тока невозможно дать однозначный числовой ответ, но стандартная формулировка задач такого типа часто предполагает проверку понимания того, что при убывании потока поле индуцированного тока сонаправлено с внешним. Если предположить стандартную схему, где ток создаёт поле, направленное вдоль оси кольца наружу от наблюдателя (против часовой стрелки), то это соответствует выходу линий поля из магнита, то есть наличию северного полюса.

Проверка:

Если бы магнит вводили в кольцо, поток бы рос, и поле тока было бы противоположно полю магнита. При выведении поток падает, поле тока совпадает с полем магнита. Варианты «отрицательный» и «положительный» относятся к зарядам частиц, а не к полюсам магнита, поэтому они неверны физически. Остаётся выбор между N и S. Исходя из типичных учебных задач, где направление тока указано так, чтобы создать поле, поддерживающее исходное, чаще всего речь идёт о северном полюсе, если ток против часовой стрелки.