ID: 00017491
Катушки $A$ и $Б$ с нулевым сопротивлением намотаны на железный стержень, как показано на рисунке. Цепь с катушкой $A$ содержит источник напряжения с ЭДС $\mathcal{E}$ и внутренним сопротивлением $r$ и реостат. Цепь с катушкой $Б$ содержит амперметр с малым сопротивлением.
Ползунок реостата сдвигают влево. Укажите, в какую сторону протекает ток через амперметр в цепи с катушкой $Б$.
Источник: ФИПИ
Железный стержень здесь работает как общая «труба» для магнитного поля: он связывает обе катушки. Что бы ни происходило с током в катушке $A$, её магнитное поле почти целиком идёт по стержню и пронизывает катушку $Б$. Это трансформатор в миниатюре.
Левая катушка $A$ подключена к источнику и реостату — это «первичная» обмотка, она создаёт магнитный поток в стержне. Правая катушка $Б$ замкнута на амперметр — это «вторичная» обмотка, в ней ничего своего нет, ток в ней может появиться только за счёт изменения потока в стержне.
Пока ток в катушке $A$ постоянен, поток в стержне постоянен, и амперметр показывает ноль: при неизменном потоке ЭДС индукции не возникает. Ток в $Б$ появляется только в момент, когда мы двигаем ползунок: меняется сопротивление цепи $A$ → меняется ток в $A$ → меняется поток в стержне → по закону Фарадея в катушке $Б$ наводится ЭДС, и амперметр на мгновение отклоняется.
Направление этого тока диктует правило Ленца: индукционный ток в $Б$ течёт так, чтобы своим магнитным полем мешать изменению потока. Если при сдвиге ползунка влево ток в $A$ растёт (поток усиливается), ток в $Б$ направлен так, чтобы поток ослабить; если ток в $A$ убывает — наоборот, $Б$ старается поток поддержать.
Через амперметр пройдёт кратковременный импульс индукционного тока. Его сторону однозначно задают два факта с рисунка: согласное или встречное направление намотки катушек $A$ и $Б$ и то, увеличивает или уменьшает сопротивление цепи сдвиг ползунка влево. По правилу Ленца ток в $Б$ всегда противодействует изменению потока, созданного катушкой $A$.
По амперметру пройдёт кратковременный индукционный ток, направление которого задаётся правилом Ленца: пока поток в стержне меняется, катушка Б создаёт ток, мешающий этому изменению. Конкретная сторона определяется намоткой катушек и тем, растёт или убывает ток в катушке А при сдвиге ползунка влево.