Рассмотрим простейший опыт, демонстрирующий возникновение индукционного тока в замкнутом витке из провода, помещенном в изменяющееся магнитное поле. Судить о наличии в витке индукционного тока можно по нагреванию проводника. Если, сохраняя прежние внешние размеры витка, сделать его из более толстого провода, то сопротивление витка уменьшится, а индукционный ток возрастет. Мощность, выделяемая в витке в виде тепла, увеличится.
Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают и в массивных образцах металла, а не только в проволочных контурах. Эти токи обычно называют вихревыми токами, или токами Фуко, по имени открывшего их французского физика. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменяющегося магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.
Если поместить внутрь катушки массивный железный сердечник и пропустить по катушке переменный ток, то сердечник нагревается очень сильно. Чтобы уменьшить нагревание, сердечник набирают из тонких пластин, изолированных друг от друга слоем лака.
Токи Фуко используются в индукционных печах для сильного нагревания и даже плавления металлов. Для этого металл помещают в переменное магнитное поле, создаваемое током частотой 500–2000 Гц.
Тормозящее действие токов Фуко используется для создания магнитных успокоителей — демпферов. Если под качающейся в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки. Магнитные успокоители такого рода используются в гальванометрах и других приборах.
Выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Запишите в ответ их номера.
1. Сила вихревого тока, возникающего в массивном проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, зависит от скорости изменения магнитного поля, от материала и формы проводника.
2. Сила вихревого тока, возникающего в массивном проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, зависит только от материала и формы проводника.
3. Медная пластина, подвешенная на длинной изолирующей ручке, совершает свободные колебания. Если пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью υ в пространство между полюсами постоянного магнита (см. рис.), то амплитуда колебаний пластины увеличится
4. Медная пластина, подвешенная на длинной изолирующей ручке, совершает свободные колебания. Если пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью υ в пространство между полюсами постоянного магнита (см. рис.), то колебания пластины резко затухнут
5. Медная пластина, подвешенная на длинной изолирующей ручке, совершает свободные колебания. Если пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью υ в пространство между полюсами постоянного магнита (см. рис.), то пластина будет совершать обычные свободные колебания
«Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменяющегося магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец.»
Когда пластина начнет входит в магнитное поле, магнитный поток через начнет изменяться. Следовательно, в пластине появятся токи Фуко, направленный так, чтобы создаваемое ими магнитное поле препятствовало изменению магнитного потока. Таким образом, колебания пластины резко затухнут.
В тексте такому применению токов Фуко посвящен последний абзац.
Ответ: 1 и 4.
Сила вихревого тока, возникающего в массивном проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, зависит
1) от скорости изменения магнитного поля, от материала и формы проводника
2) только от материала и формы проводника
3) только от формы проводника
4) только от скорости изменения магнитного поля
Медная пластина, подвешенная на длинной изолирующей ручке, совершает свободные колебания. Если пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью υ в пространство между полюсами постоянного магнита (см. рис.), то
1) амплитуда колебаний пластины увеличится
2) колебания пластины резко затухнут
3) пластина будет совершать обычные свободные колебания
4) частота колебаний пластины возрастет