Задание №1915

Почему колебания стрелки компаса быстрее прекращаются, если его корпус латунный или алюминиевый, и медленнее, если корпус прибора пластмассовый?

Решение

В металлическом корпусе возникает индукционный ток. Взаимодействие индукционного тока с магнитным полем стрелки компаса приводит к быстрому затуханию колебания.

Задание №1916

Расположенный вертикально виток проволоки перемещают в магнитном поле Земли с запада на восток. Будет ли в нём возникать индукционный ток?

Решение

Да, будет. Магнитное поле Земли на экваторе практически параллельны поверхности Земли и направлены перпендикулярно экватору, поэтому, при движении проводника вдоль экватора, в нём будет возникать ЭДС индукции.

Задание №1917

Возможно ли, чтобы при движении трамвая его электродвигатели работали как генераторы, вырабатывая электрический ток? Какое превращение энергии при этом происходит?

Решение

После разгона трамвая он продолжает движение по инерции и его электродвигатель становится генератором, т.е. начинает сам вырабатывать ток, который поступает в электрическую контактную линию. При этом кинетическая энергия трамвая превращается в электрическую энергию.

Задание №1918

Определите направление тока в контуре А, если замкнуть цепь в контуре В; разомкнуть цепь в контуре В (рис. 314). Объясните явление.
рис. 314

Решение

При замыкании контакта ток по цепи B к течет от "+" к "−", против часовой стрелке. По правилу буравчика вектор магнитной индукции направлен через центр кольца к наблюдателю перпендикулярно плоскости чертежа. По правилу Ленца в контуре А возникает индукционный ток, противодействующий нарастанию магнитного потока через себя, значит по правилу буравчика индукционный ток в контуре А течет по часовой стрелке.
При размыкании контакта, ток в цепи В уменьшается и, по правилу Ленца, индукционный ток в контуре А будет стремиться поддерживать магнитный поток на прежнем уровне, значит вектор его индукции будет направлен в противоположную сторону, и ток будет течь против часовой стрелки.

Задание №1919

С одинаковым ли ускорением магнит будет падать через вертикальную катушку при замкнутой и разомкнутой цепях (рис. 315)? Почему?
рис. 315

Решение

Если ток в катушке отсутствует, то магнитный поток через катушку не меняется.
При падении магнита сквозь замкнутую катушку в ней возникает ЭДС индукции, соответственно − возникает индукционный ток. По правилу Лоренца магнитное поле, создаваемое этим током, взаимодействуя с полем падающего магнита, препятствует его движению. Поэтому падение магнита при замкнутой обмотке катушки будет происходить с ускорением меньшим, чем при разомкнутой цепи.

Задание №1920

Опыт академика Аркадьева. Над свинцовой чашей, находящейся в сверхпроводящем состоянии, помещают лёгкий магнит (рис. 316). Объясните, почему магнит не падает, а как бы парит над чашей. Прочитайте в литературе о сверхпроводимости.
рис. 316

Решение

При движении магнита вниз он наводит в стенках чаши индукционный ток, магнитное поле которого отталкивает магнит (правило Ленца). И этот ток не затухает, так как чаша сверхпроводящая. В результате магнит «парит» над чашей сколь угодно долго.

Задание №1921

Индукционные токи широко используются в технике. Объясните, как работает устройство для торможения стрелок в измерительных приборах (рис. 317, а), измерительные клещи для определения силы тока в проводах без их разрыва (рис. 317, б).
рис. 317

Решение

а) Устройство для торможения стрелок в измерительных приборах.
Магнитно−индукционный демпфер выполнен в виде неподвижного постоянного магнита 1, который при повороте подвижной системы прибора индуцирует вихревые токи в металлическом (алюминиевом) секторе 2, установленном на оси прибора.
Взаимодействие этих токов с магнитом создает согласно правилу Ленца силу, тормозящую подвижную систему и обеспечивающую быстрое затухание колебаний стрелки.
б) Измерительные клещи для определения силы тока в проводах без их разрыва.
Прищепки, являющиеся видимой частью прибора, представляют собой первичную обмотку трансформатора. При помещении в нее проводника, по которому течет ток, из−за своего электромагнитного поля он будет индуцироваться на эту обмотку. После этого электроток пойдет на вторичную обмотку. С нее и будут сниматься показатели.

Задание №1922

а) В генераторах переменного тока напряжение обычно создаётся в неподвижной обмотке, а магнитное поле вращается (рис. 318). Почему появляется ток в обмотке, хотя она неподвижна? Почему обмотка надевается на сердечник из мягкой стали?
б) В каком случае легче вращать ротор генератора − когда внешняя цепь разомкнута или замкнута? Почему?
рис. 318

Решение

а) Ток в обмотке появляется в следствие пересечения обмотки линиями магнитного поля.
Обмотка надевается на сердечник из мягкой стали, т.к. стальной сердечник усиливает магнитное поле индуктора через обмотку.

б) Легче вращать ротор генератора тогда, когда внешняя цепь разомкнута. Механическая работа по вращению ротора генератора преобразуется в электрическую энергию. Кроме того, преодолеваются силы сопротивления. В разомкнутой цепи ток равен нулю, поэтому механическая работа совершается лишь против сил сопротивления. Кроме того, магнитное поле индукционного тока, которое возникает при замкнутой внешней цепи, не препятствует вращению рамки.