Э/м Индукция — Задание 14 ЕГЭ по физике №00017687

Идея

Перемычка, движущаяся в магнитном поле, работает как батарейка: в ней наводится ЭДС $\mathcal{E}=Blv$. Зная ЭДС с графика, мы по этой формуле находим скорость, а через закон Ома — ток и мощность. График показывает, как менялась скорость: ЭДС не уходит в минус, значит перемычка не разворачивается, а только разгоняется и тормозит.

Шаг 1. Утверждение 1 — мощность

На участке $2\ldots6$ с ЭДС постоянна и равна $0{,}2$ В. Мощность $P=\dfrac{\mathcal{E}^2}{R}=\dfrac{0{,}2^2}{5}=\dfrac{0{,}04}{5}=0{,}008$ Вт $=8$ мВт. В интервале $2\ldots4$ с это так. Верно.

Шаг 2. Утверждение 2 — разворот

Если бы перемычка поехала в обратную сторону, ЭДС сменила бы знак (график ушёл бы ниже оси). Но после $6$ с ЭДС просто плавно уменьшается от $0{,}2$ В до нуля, оставаясь положительной — перемычка лишь замедляется, не разворачиваясь. Неверно.

Шаг 3. Утверждение 3 — скорость в момент 4 с

$\mathcal{E}=Blv \Rightarrow v=\dfrac{\mathcal{E}}{Bl}=\dfrac{0{,}2}{0{,}2\cdot0{,}1}=\dfrac{0{,}2}{0{,}02}=10$ м/с. В момент $4$ с (плато $0{,}2$ В) скорость равна $10$ м/с. Верно.

Шаг 4. Утверждение 4 — максимальный ток

$I_{\max}=\dfrac{\mathcal{E}_{\max}}{R}=\dfrac{0{,}2}{5}=0{,}04$ А $=40$ мА. Верно.

Шаг 5. Утверждение 5 — направление тока

Поле $\vec B$ направлено на нас, скорость $\vec v$ — вправо. На положительный заряд в перемычке действует сила Лоренца $\vec F=q\,\vec v\times\vec B$. Для $\vec v$ вправо и $\vec B$ из плоскости на нас сила направлена вниз — к точке $C$. Значит положительные заряды копятся у $C$, и внутри перемычки ток течёт от $A$ к $C$, а не от $C$ к $A$. Неверно.