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.
Ответ: кратковременный индукционный ток, направленный по правилу Ленца — против изменения магнитного потока в стержне.
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.