Решение: Вращение магнитной стрелки
Статья к заданиюТоки Фуко
Прочитайте текст и выполните задания.
Токи Фуко
Изменение магнитного потока производит индуцированное вихревое электрическое поле даже в пустом пространстве. Если металлическая пластина вставляется в это пространство, индуцированное электрическое поле приводит к появлению электрического тока в металле. Причём чем быстрее меняется магнитный поток, тем больше индуцированный ток.
Эти индуцированные токи называются вихревые токи или токи Фуко – в честь ученого Ж.Б.Л. Фуко, изучавшего эти токи. Первым же магнитное действие этих токов обнаружил французский ученый Д.Ф. Араго, проводивший в 1824 г. опыт с медным диском, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. В результате диск тоже начинал вращаться. Этот эффект стали называть в физике «явлением Араго».
Вредное действие вихревых токов связано с потерями энергии в сердечниках трансформаторов и генераторов из-за выделения большого количества тепла. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменения магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи Фуко могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.
С другой стороны, вихревые токи нашли применение для нагрева и плавки металлов в вакууме, для гашения (демпфирования) или предотвращения колебаний, возникающих в электроизмерительных приборах и других устройствах. Если под качающейся в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки.
Используя материал о токах Фуко и схему эксперимента, объясните, что произойдёт с магнитной стрелкой при вращении медной пластины.
Решение по шагам
4 шагаМедь является проводником, поэтому при вращении диска магнитный поток через различные участки диска изменяется.
В толстой медной пластине возникают замкнутые вихревые токи — токи Фуко.
Магнитное поле токов Фуко взаимодействует с магнитным полем стрелки и создаёт вращающий момент.
Под действием этого момента магнитная стрелка начинает вращаться в направлении вращения медной пластины, хотя её вращение может отставать от вращения диска.
При вращении медной пластины магнитная стрелка начнёт вращаться в ту же сторону. Это происходит из-за токов Фуко, возникающих в диске и взаимодействующих с магнитным полем стрелки.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Утверждать, что стрелка остаётся неподвижной, поскольку медь не является магнитом.
Указывать вращение стрелки в противоположную сторону.
Не объяснять явление возникновением токов Фуко.