Э/м Индукция

Задание №21. Качественная Задача

№2. Задание 21

ID: 00017080

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 вправо.

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

Снова трансформаторная схема: две катушки на одном железном сердечнике, связанные общим магнитным потоком. Ток в катушке А гонит поток по железу к катушке Б; если поток меняется, в Б наводится индукционный ток. Разбираемся по шагам: как меняется ток в А → как меняется поток сквозь Б → куда по Ленцу направлен ток в амперметре. Это «зеркальная» версия предыдущей задачи.

Шаг 1. Ползунок вправо → ток в А убывает

Двигаем ползунок вправо — в цепь включается больше витков реостата, его сопротивление $R_0 = \dfrac{\rho L}{S}$ растёт. Полное сопротивление внешней цепи увеличивается, и по закону Ома для замкнутой цепи $I = \dfrac{\varepsilon}{R+r}$ ток в катушке А уменьшается.

Шаг 2. Поток сквозь Б убывает

Меньше ток в А — слабее магнитное поле в сердечнике. Этот поток пронизывает катушку Б, поэтому при убывании тока в А магнитный поток сквозь Б уменьшается. По закону электромагнитной индукции $\varepsilon_{инд} = -\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ в катушке Б появляется индукционный ток.

Шаг 3. Правило Ленца → направление

По правилу Ленца индукционный ток в Б стремится поддержать убывающий поток, то есть создать поле в ту же сторону, что и слабеющее поле катушки А. Это даёт направление тока, противоположное случаю с нарастающим потоком: через амперметр ток идёт влево (справа налево).

Ответ

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

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