ID: 00013171
По гладким параллельным рельсам, замкнутым на резистор, перемещают лёгкий тонкий проводник. Рельсы, резистор и проводник образуют контур, который находится в однородном магнитном поле с индукцией B (см. рис. 1). При движении проводника площадь контура изменяется так, как указано на графике 2.
Выберите все утверждения, соответствующие приведённым данным и описанию опыта.
1) Поскольку рельсы гладкие, для перемещения проводника в любой момент времени силу прикладывать не надо.
2) Максимальная ЭДС наводится в контуре в интервале от 10 до 30 с.
3) Сила, прикладываемая к проводнику для его перемещения, максимальна в интервале времени от 30 до 40 с.
4) В течение первых 15 с ток течёт через резистор непрерывно.
5) В интервале времени от 15 до 25 с через резистор течёт постоянный ток.
Источник: ФИПИ
ЭДС индукции равна модулю скорости изменения магнитного потока: $\varepsilon=B\left|\dfrac{\Delta S}{\Delta t}\right|$. По графику площадь контура меняется тремя участками: с $0$ до $10$ с площадь постоянна (поток не меняется, тока нет); с $10$ до $30$ с площадь убывает на $0{,}2$ м² за $20$ с, то есть $\left|\dfrac{\Delta S}{\Delta t}\right|=0{,}01$ м²/с; с $30$ до $40$ с площадь убывает на $0{,}4$ м² за $10$ с, то есть $\left|\dfrac{\Delta S}{\Delta t}\right|=0{,}04$ м²/с. Сила тока в контуре, а значит и удерживающая сила, пропорциональна ЭДС.
1) Неверно. Когда по проводнику идёт индукционный ток, на него действует сила Ампера, тормозящая движение, поэтому для равномерного перемещения нужно прикладывать силу (на участках с $10$ по $40$ с).
2) Неверно. Скорость изменения площади максимальна на участке $30$–$40$ с, поэтому и наибольшая ЭДС наводится именно там, а не в интервале $10$–$30$ с.
3) Верно. Сила пропорциональна току и ЭДС, а та максимальна там, где быстрее всего меняется площадь, — в интервале $30$–$40$ с.
4) Неверно. В первые $10$ с площадь постоянна, поток не меняется, и ток не течёт, поэтому «непрерывно в течение первых $15$ с» ток идти не может.
5) Верно. В интервале $15$–$25$ с (внутри участка $10$–$30$ с) площадь меняется равномерно, ЭДС постоянна, поэтому через резистор течёт постоянный ток.
Верные утверждения: 3 и 5.