Э/м Индукция

Задание №21. Качественная Задача

№2. Задание 21

ID: 00017079

На железном стержне намотаны две катушки изолированного медного провода А и Б. Катушка А подключена к источнику с ЭДС $\varepsilon$ и внутренним сопротивлением $$r$$ , как показано на рисунке. Катушка Б замкнута на амперметр малого сопротивления (см. рис.). Ползунок реостата передвигают влево.

В каком направлении протекает при этом ток через амперметр, подключённый к катушке Б? Ответ обоснуйте, указав, какие явления и закономерности вы использовали для объяснения.

Рисунок к заданию 21 ЕГЭ по физике — Э/м Индукция

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

Здесь работает трансформаторная схема: две катушки на одном железном сердечнике. Ток в катушке А создаёт магнитный поток, железо его собирает и проводит к катушке Б. Если этот поток меняется, в катушке Б наводится индукционный ток. Поэтому план такой: сначала понять, как меняется ток в А, потом — как меняется поток сквозь Б, и только потом по правилу Ленца определить направление тока в амперметре.

Шаг 1. Ползунок влево → ток в А растёт

Сдвигаем ползунок реостата влево — в цепь включается меньше витков реостата, его сопротивление $R_0 = \dfrac{\rho L}{S}$ уменьшается. Значит, полное сопротивление внешней цепи падает, и по закону Ома для замкнутой цепи $I = \dfrac{\varepsilon}{R+r}$ ток в катушке А возрастает.

Шаг 2. Поток сквозь Б растёт

Чем больше ток в А, тем сильнее магнитное поле в сердечнике. Этот же поток идёт по железу и пронизывает катушку Б. Раз ток в А растёт — магнитный поток сквозь Б увеличивается. По закону электромагнитной индукции $\varepsilon_{инд} = -\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ в катушке Б появляется индукционный ток.

Шаг 3. Правило Ленца → направление

Правило Ленца: индукционный ток в Б направлен так, чтобы своим магнитным полем мешать росту потока, то есть создавать поток навстречу нарастающему. Раскрутив это правило буравчиком для данной намотки, получаем, что через амперметр ток идёт вправо (от катушки Б к амперметру — слева направо).

Ответ

При сдвиге ползунка влево сопротивление цепи падает, ток в катушке А растёт, поток сквозь катушку Б увеличивается, и по правилу Ленца через амперметр течёт индукционный ток, направленный вправо.

Другие задания по теме «Э/м Индукция» (8)