Відповіді до підручника: Стр.110

§ 18. Досліджуємо явище електромагнітної індукції

1

Приклад результатів досліду (умовні дані).

1. Основний дослід (рухаємо магніт, котушка нерухома).

• За домовленістю вважатимемо, що коли стрілка міліамперметра відхиляється вправо, це напрям «+», вліво — «–».
• Наближаємо до торця котушки північний полюс магніту N: у котушці виникає індукційний струм, напрямлений так, щоб ближній торець котушки ставав полюсом N і відштовхував магніт; стрілка міліамперметра короткочасно відхиляється, наприклад, вправо («+»).
• Віддаляємо цей самий полюс N від котушки: індукційний струм змінює напрям так, щоб ближній торець котушки став S і притягував магніт; стрілка відхиляється в протилежний бік, тобто вліво («–»).
• Коли магніт нерухомий або знаходиться далеко, стрілка показує 0, індукційного струму немає.

1. Зміна умов досліду.

а) Рухається котушка, магніт нерухомий.

• Якщо рухати до нерухомого магніту саму котушку, спостерігаємо такі самі відхилення стрілки, як і при русі магніту до котушки: при наближенні — відхилення, наприклад, вправо, при віддаленні — вліво.

б) Залежність від швидкості руху магніту.

• Повільне наближення магніту до котушки: стрілка відхиляється трохи (малий імпульс).
• Швидке наближення магніту: стрілка відхиляється сильніше (більший індукційний струм).
• Повільне й швидке віддалення дають імпульси протилежного напряму, знову ж таки більший за модулем при швидкому русі.

в) Два магніти, складені однойменними полюсами.

• Якщо до котушки одночасно наближати два магніти, складені однойменними полюсами N–N, зміна магнітного потоку більша, ніж від одного магніта, тому максимальне відхилення стрілки більшіше.
• При віддаленні двох магнітів стрілка відхиляється в протилежний бік, теж сильніше, ніж для одного магніта.

1. Приклад заповненої таблиці спостережень.

№ досліду	Дія з магнітом/котушкою	Поведінка стрілки міліамперметра
1	Наближаємо N-полюс магніту до нерухомої котушки	Короткий відхил вправо («+»)
2	Віддаляємо N-полюс магніту від котушки	Короткий відхил вліво («–»)
3	Наближаємо котушку до нерухомого магніту N	Такий самий відхил, як у досл. 1
4	Віддаляємо котушку від нерухомого магніту N	Такий самий відхил, як у досл. 2
5	Повільно наближаємо магніт до котушки	Малий імпульс вправо («+»)
6	Швидко наближаємо магніт до котушки	Великий імпульс вправо («+»)
7	Повільно віддаляємо магніт від котушки	Малий імпульс вліво («–»)
8	Швидко наближаємо два магніти, складені N–N, до котушки	Дуже великий імпульс вправо
9	Швидко віддаляємо два магніти, складені N–N, від котушки	Дуже великий імпульс вліво

Висновок: індукційний струм у котушці виникає тільки при зміні магнітного потоку (русі магніту або котушки, зміні сили магнітного поля) і тим більший, чим швидше відбувається ця зміна або чим сильніше поле.

2

1. Схема за мал. 18.4, б (одна котушка під’єднана до джерела струму через ключ, друга — до міліамперметра).

• Під час замикання ключа у першій котушці струм швидко зростає від 0 до деякого значення, магнітне поле в осерді різко посилюється, магнітний потік крізь другу котушку змінюється.
• У другій котушці виникає короткочасний індукційний струм, стрілка міліамперметра робить короткий відхил в один бік.
• Коли струм у першій котушці далі сталий, магнітне поле не змінюється, індукційний струм у другій зникає, стрілка повертається до нуля.
• Під час розмикання ключа струм у першій котушці швидко зменшується до нуля, магнітне поле слабшає, магнітний потік зменшується — у другій котушці знову виникає короткий індукційний струм, але протилежного напряму (стрілка відхиляється в інший бік).

1. Схема за мал. 18.4, в (у колі першої котушки є реостат).

• Якщо повзунок реостата пересунути так, що опір зменшується, сила струму в першій котушці зростає, її магнітне поле посилюється, магнітний потік крізь другу котушку збільшується — у ній виникає індукційний струм певного напряму, стрілка відхиляється, наприклад, вправо.
• Якщо збільшувати опір реостата, сила струму в першій котушці зменшується, магнітне поле слабшає, магнітний потік через другу котушку зменшується — у ній виникає індукційний струм протилежного напряму, стрілка відхиляється вліво.
• Коли повзунок нерухомий і струм у першій котушці сталий, індукційний струм у другій відсутній.

3

1. Суцільне кільце (контур замкнений).

а) Підносимо до суцільного кільця магніт (наприклад, північним полюсом N).

• Магнітний потік через площу кільця зростає, у кільці виникає індукційний струм.
• Струм створює власне магнітне поле так, що ближній до магніта бік кільця має однойменний полюс і відштовхується від магніта.
• У результаті пластинка з кільцями повертається так, ніби кільце «тікає» від наближення магніта.

б) Відсуваємо магніт від суцільного кільця.

• Магнітний потік зменшується, у кільці виникає індукційний струм протилежного напряму.
• Тепер ближній до магніта бік кільця набуває різнойменного полюса, кільце притягується до магніта й прагне «слідувати» за ним, пластинка повертається у бік магніта.

в) Підносимо до суцільного кільця магніт південним полюсом S.

• Ситуація аналогічна: при наближенні кільце знову відштовхується (на ближньому боці утворюється полюс S), при віддаленні — притягується; змінюється лише розташування полюсів, але в обох випадках рух кільця протидіє зміні магнітного потоку.

1. Розрізане алюмінієве кільце (контур розімкнений).

• Через розрив струм по кільцю не може текти, тому індукційний струм практично відсутній.
• При наближенні або віддаленні магніта помітного обертання пластинки не буде, кільце майже не реагує на магніт.

1. Перевірка правила Ленца.

• Спостерігаємо, що у випадку суцільного кільця обертання завжди відбувається так, щоб рух пристрою перешкоджав зміні магнітного потоку: при наближенні магніта кільце відхиляється, зменшуючи зближення, при віддаленні — повертається за магнітом.
• Це показує, що індукційний струм у замкненому кільці завжди має такий напрям, щоб його магнітне поле протидіяло причині, яка викликає зміну потоку, тобто підтверджує правило Ленца.

4