ID: 00017701
На графике показана зависимость от времени $t$ силы тока $I$, протекающего в катушке № 1 (см. рисунок). График — треугольная (пилообразная) кривая с периодом 20 с: ток растёт от $0$ до $+10$ мА за время $0\ldots5$ с, спадает до $-10$ мА к моменту $15$ с (проходя ноль при $t=10$ с), затем снова растёт до $+10$ мА к моменту $25$ с (проходя ноль при $t=20$ с) и т. д. На каждом наклонном участке модуль скорости изменения тока одинаков.
Все линии магнитного поля, создаваемого этой катушкой, пронизывают поперечное сечение катушки № 2, а концы обмотки катушки № 2 соединены друг с другом. Индуктивность катушки № 2 пренебрежимо мала.
Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения, характеризующие процессы в катушке № 2.
1) В катушке № 2 протекает постоянный электрический ток.
2) В моменты времени 7 с и 12 с электрический ток в катушке № 2 течёт в противоположных направлениях.
3) В моменты времени 3 с и 18 с электрический ток в катушке № 2 течёт в одном и том же направлении.
4) В течение интервала времени от 6 с до 14 с в катушке № 2 выделяется такое же количество теплоты, как и в течение интервала времени от 16 с до 24 с.
5) В моменты времени 10 с и 20 с сила тока в катушке № 2 равна нулю.
Источник: ФИПИ
Катушка № 2 — это «приёмник»: в ней наводится ЭДС, пропорциональная скорости изменения тока в катушке № 1, то есть наклону графика $I(t)$. Сам график пилообразный, значит наклон на каждом прямом участке постоянен, а ток в катушке № 2 «прыгает» между двумя постоянными значениями (вверх/вниз) — это как переключатель, который зависит не от величины тока в первой катушке, а от того, растёт он или падает.
На участке $0\ldots5$ с ток растёт: наклон $+2$ мА/с. На участке $5\ldots15$ с ток падает: наклон $-2$ мА/с. На участке $15\ldots25$ с снова растёт: $+2$ мА/с. Модуль везде одинаков ($2$ мА/с), а знак (направление тока в катушке № 2) меняется при каждом изломе графика — в точках $t=5,\,15,\,25$ с.
1) Ток в катушке № 2 не постоянный: он меняет направление при каждом изломе. Неверно.
2) $t=7$ с и $t=12$ с лежат на одном и том же спадающем участке ($5\ldots15$ с) — наклон один и тот же, значит ток течёт в одну сторону. Неверно.
3) $t=3$ с (участок $0\ldots5$ с, рост) и $t=18$ с (участок $15\ldots25$ с, рост) — оба на «растущих» участках с одинаковым наклоном, ток течёт одинаково. Верно.
4) Интервал $6\ldots14$ с целиком на спадающем участке, $16\ldots24$ с — целиком на растущем. На обоих модуль наклона одинаков, значит и сила тока в катушке № 2 по модулю одинакова, а длительности равны (по 8 с). Теплота $Q=I^2 R t$ одинакова. Верно.
5) В точках $t=10$ с и $t=20$ с график $I_1(t)$ проходит ноль, но это середина прямого участка, где наклон не равен нулю. Ток в катушке № 2 зависит от наклона, а не от значения $I_1$, поэтому он не равен нулю. Неверно.