ID: 00017083
Многовитковая катушка медного провода подключена к источнику тока через реостат. Вблизи торца катушки на шёлковых нитях подвешено замкнутое медное кольцо с малым сопротивлением. Ось кольца совпадает с осью катушки (см. рис.).
Опишите, как начнёт двигаться кольцо (притянется, оттолкнётся или останется неподвижным относительно катушки), если движок реостата резко сдвинуть вверх в крайнее положение. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.
Источник: Сборник Гиголо
Кольцо само к источнику не подключено, поэтому двигать его может только индукционный ток, который в нём наведётся. А наведётся он, лишь если изменится магнитный поток сквозь кольцо. Значит, надо проследить цепочку: движок реостата → ток в катушке → поток через кольцо → индукционный ток в кольце → сила между кольцом и катушкой.
Движок реостата резко уходит вверх в крайнее положение — сопротивление реостата падает (по сути до нуля). По закону Ома для полной цепи I = \dfrac{\varepsilon}{R+r} ток в катушке резко возрастает.
Растущий ток усиливает магнитное поле катушки, и поток сквозь кольцо увеличивается. По закону электромагнитной индукции в кольце наводится ЭДС и течёт индукционный ток.
По правилу Ленца индукционный ток в кольце противодействует росту потока: поле кольца направлено навстречу полю катушки. Два «магнита», обращённые друг к другу одноимёнными полюсами, отталкиваются. Поэтому кольцо оттолкнётся от катушки — сдвинется туда, где поле катушки слабее.
Ответ: кольцо оттолкнётся от катушки.
Сопротивление реостата падает до нуля, ток в катушке резко возрастает, поток через кольцо растёт, и по правилу Ленца возникший в кольце ток отталкивает его от катушки.