Э/м Индукция

Задание №14. Электродинамика. Выбор Утверждений

№2. Задание 14

ID: 00017708

На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. В цепь левой катушки включён амперметр. По правой катушке пропускают ток $$i$$ , который меняется согласно приведённому графику: с $$0$$ до $$1$$ с ток равномерно убывает от $$2$$ А до $$1$$ А; с $$1$$ до $$2$$ с ток постоянен и равен $$1$$ А; с $$2$$ до $$3$$ с ток равномерно возрастает от $$1$$ А до $$2$$ А; далее ток равномерно убывает. На основании этого графика выберите все верные утверждения. Индуктивностью катушек пренебречь.

1) В промежутке между 1 с и 2 с показания амперметра были равны 0.

2) В промежутках 0−1 с и 2−3 с направления тока в левой катушке были одинаковы.

3) В промежутке между 1 с и 2 с индукция магнитного поля в сердечнике была равна 0.

4) Всё время измерений сила тока через амперметр была отлична от 0.

5) В промежутках 0−1 с и 2−3 с сила тока в левой катушке была одинаковой.

Рисунок к заданию 14 ЕГЭ по физике — Э/м Индукция

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Это две катушки на общем железном сердечнике — трансформатор. Ток в правой катушке создаёт в сердечнике магнитное поле; меняющийся поток наводит в левой (замкнутой на амперметр) катушке ЭДС индукции. Главное правило: амперметр показывает ток, только когда поток МЕНЯЕТСЯ, то есть когда меняется ток в правой катушке. Сила наведённого тока пропорциональна скорости изменения тока в правой катушке $\left|\dfrac{\Delta i}{\Delta t}\right|$ , а его направление зависит от знака этого изменения (правило Ленца).

Смотрим на график по участкам

0−1 с: ток в правой катушке убывает, наклон $\dfrac{\Delta i}{\Delta t}=\dfrac{1-2}{1}=-1$ А/с. Поток меняется — ток в левой катушке есть.

1−2 с: ток постоянен (1 А), наклон $$=0$$ . Поток не меняется — ЭДС индукции нет, амперметр показывает 0.

2−3 с: ток возрастает, наклон $$=+1$$ А/с. Поток меняется — ток в левой катушке есть, но знак изменения противоположен участку 0−1 с.

Проверяем утверждения

1) В 1−2 с наклон нулевой, поток не меняется, амперметр показывает 0. Верно.

2) В 0−1 с ток убывает, в 2−3 с растёт — знаки изменения противоположны, значит направления наведённого тока в левой катушке РАЗНЫЕ. Неверно.

3) В 1−2 с ток в правой катушке постоянен и равен 1 А (не ноль!), поэтому и магнитное поле в сердечнике постоянно и не равно нулю. Здесь подвох: нулевая ЭДС не значит нулевое поле. Неверно.

4) В промежутке 1−2 с амперметр показывал 0, значит «всё время отличен от 0» — неверно.

5) Модуль скорости изменения тока в 0−1 с равен $$1$$ А/с и в 2−3 с равен $$1$$ А/с — одинаков. Значит и сила наведённого тока в эти промежутки одинакова по модулю. Верно.

Ответ

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