Задание 14 ЕГЭ по физике: Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из… | Global EE
№2. Задание 14
ID: 00003145
Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника постоянного напряжения и реостата. Катушка № 2 помещена внутрь катушки № 1, обмотка катушки № 2 замкнута. Вид с торца катушек представлен на рисунке.
Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения, характеризующие процессы в цепи и катушках при перемещении ползунка реостата влево.
4) Вектор магнитной индукции магнитного поля, созданного катушкой № 2 в её центре, направлен от наблюдателя.
5) В катушке № 2 индукционный ток направлен против часовой стрелки.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
Катушка №1 подключена к источнику постоянного напряжения \mathcal{E} через реостат сопротивлением R. Ползунок перемещается влево.
Найти:
Все верные утверждения.
Решение:
Шаг 1: Что происходит с сопротивлением реостата при движении ползунка влево?
При перемещении ползунка влево уменьшается длина проводника, по которому течёт ток, а значит, уменьшается сопротивление реостата:
R = \frac{\rho \ell}{S} \implies R \downarrow \text{ при } \ell \downarrow
Шаг 2: Сила тока в катушке №1:
I = \frac{\mathcal{E}}{R + r} \implies I \uparrow \text{ при } R \downarrow
Сила тока увеличивается. Утверждение 1 (неверно).
Шаг 3: Магнитное поле катушки №1:
Вектор магнитной индукции пропорционален силе тока: B \propto I. Ток растёт → B растёт. Утверждение 2 (неверно).
Шаг 4: Магнитный поток через катушку №2:
\Phi = BS\cos\alphaB увеличивается, S и \alpha не меняются → \Phi увеличивается. Утверждение 3 (верно).
Шаг 5: Направление индукционного тока в катушке №2 (правило Ленца):
Магнитный поток через катушку №2 увеличивается. По правилу Ленца индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать этому увеличению. Если поток катушки №1 направлен от наблюдателя и растёт, то ток в катушке №2 создаёт поле к наблюдателю — то есть течёт против часовой стрелки. Утверждение 5 (верно).
Шаг 6: Направление вектора \vec{B} катушки №2:
Индукционный ток в катушке №2 направлен против часовой стрелки → по правилу правой руки её поле направлено к наблюдателю. Утверждение 4 (неверно) — сказано «от наблюдателя», а реально «к наблюдателю».
