Э/м Индукция

Задание №21. Качественная Задача

№2. Задание 21

ID: 00017084

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 вниз в крайнее положение. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

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

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

Снова кольцо не подключено к источнику, и двигать его может только индукционный ток. Цепочка та же, что и в задаче-близнеце, но теперь движок реостата идёт вниз: движок реостата → ток в катушке → поток через кольцо → индукционный ток → сила. Меняется только знак изменения потока, а с ним — характер силы.

Шаг 1. Ток в катушке убывает

Движок реостата резко уходит вниз — сопротивление реостата увеличивается. По закону Ома для полной цепи $I = \dfrac{\varepsilon}{R+r}$ ток в катушке уменьшается.

Шаг 2. Поток через кольцо убывает → индукционный ток

Ток в катушке падает, магнитное поле слабеет, и поток сквозь кольцо уменьшается. По закону электромагнитной индукции в кольце наводится ЭДС и течёт индукционный ток.

Шаг 3. Правило Ленца → притяжение

По правилу Ленца индукционный ток в кольце противодействует убыванию потока, то есть стремится его поддержать: поле кольца направлено в ту же сторону, что и слабеющее поле катушки. Теперь катушка и кольцо обращены друг к другу разноимёнными полюсами и притягиваются. Поэтому кольцо притянется к катушке — туда, где поле катушки сильнее.

Ответ

Сопротивление реостата растёт, ток в катушке убывает, поток через кольцо уменьшается, и по правилу Ленца возникший в кольце ток притягивает его к катушке.

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