Как решать задачи на ЭДС индукции и правило Ленца в ЕГЭ?
Тема электромагнитной индукции пугает: ЭДС индукции, магнитный поток, правило Ленца. Не понимаю, когда возникает ток и куда он направлен. Как решать задачи на ЭДС индукции и определять направление индукционного тока?
2 ответа
Электромагнитная индукция: при изменении магнитного потока через контур в нём возникает ЭДС индукции.
Магнитный поток: Φ = B·S·cos α (B — индукция, S — площадь контура, α — угол между B и нормалью к контуру). Единица — вебер (Вб).
Закон Фарадея (ЭДС индукции): ε = −ΔΦ/Δt — ЭДС равна скорости изменения потока. Знак минус — это правило Ленца.
Ток возникает, когда меняется поток, а поток меняется если:
- меняется B (поле усиливается/ослабевает),
- меняется S (контур деформируется),
- меняется угол α (контур поворачивается).
Правило Ленца: индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызвавшей. Поток растёт → ток создаёт поле против него; поток падает → ток поддерживает поток.
Движущийся проводник в поле: ε = B·L·v (L — длина, v — скорость).
Пример. Поток меняется с 0,02 Вб до 0,06 Вб за 0,02 с. ε = ΔΦ/Δt = (0,06−0,02)/0,02 = 2 В.
Частые ошибки:
- Думают, что ток есть при любом магнитном поле — нет, нужно изменение потока. Постоянное поле тока не наводит.
- Игнорируют правило Ленца при определении направления.
- Забывают cos α в формуле потока.
Правило Ленца по-человечески: природа «ленится» и сопротивляется переменам. Приближаешь магнит к катушке (поток растёт) — катушка отталкивает магнит (наводит ток, создающий встречное поле). Убираешь магнит (поток падает) — катушка притягивает его, пытаясь удержать поток. Поэтому индукционный ток всегда мешает тому, что его породило. Если в задаче ничего не меняется во времени — ЭДС индукции ноль, тока нет, как бы ни было сильно поле.