ID: 00017713
По гладким параллельным горизонтальным проводящим рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник, прикладывая к нему горизонтальную силу $\vec F$. Контур находится в однородном магнитном поле с индукцией $\vec B$, перпендикулярном плоскости контура (см. рис. а). При движении проводника площадь контура $S$ изменяется так, как показано на графике (рис. б): на участке $0\ldots5$ с площадь растёт от $\approx 0{,}1$ м$^2$ до $0{,}4$ м$^2$; на участке $5\ldots10$ с площадь постоянна и равна $0{,}4$ м$^2$; на участке $10\ldots20$ с площадь растёт от $0{,}4$ м$^2$ до $0{,}7$ м$^2$.
Выберите все верные утверждения, соответствующие приведённым данным и описанию опыта.
1) Ток течёт через лампочку непрерывно в течение всего времени.
2) Поскольку рельсы гладкие, то при равномерном движении $F=0$.
3) В интервале времени от 11 с до 19 с через лампочку течёт ток.
4) Максимальная ЭДС наводится в контуре в интервале времени от 10 с до 20 с.
5) Максимальная ЭДС наводится в контуре в интервале времени от 0 с до 5 с.
Источник: ФИПИ
ЭДС индукции возникает только тогда, когда меняется магнитный поток $\Phi=BS$, то есть когда меняется площадь контура. Чем быстрее меняется площадь (круче график $S(t)$), тем больше ЭДС. Если площадь стоит на месте — потока изменения нет, тока нет. Это как насос: качает только пока ручку двигают.
Участок $0\ldots5$ с: $\dfrac{\Delta S}{\Delta t}=\dfrac{0{,}4-0{,}1}{5}=0{,}06$ м$^2$/с. Участок $5\ldots10$ с: площадь постоянна, наклон $=0$. Участок $10\ldots20$ с: $\dfrac{0{,}7-0{,}4}{10}=0{,}03$ м$^2$/с.
1) На участке $5\ldots10$ с площадь не меняется $\Rightarrow$ ЭДС $=0$, тока нет. Значит непрерывно весь опыт ток не течёт. Неверно.
2) Когда по контуру идёт индукционный ток, на проводник действует сила Ампера, тормозящая движение. Даже на гладких рельсах, чтобы вести проводник равномерно, надо прикладывать силу $\vec F$, компенсирующую силу Ампера, то есть $F\ne0$. Неверно.
3) Интервал $11\ldots19$ с целиком лежит на участке $10\ldots20$ с, где площадь меняется ($0{,}03$ м$^2$/с) $\Rightarrow$ ток течёт. Верно.
4) В интервале $10\ldots20$ с наклон $0{,}03$, а в интервале $0\ldots5$ с наклон $0{,}06$ — вдвое больше. Значит максимальная ЭДС НЕ в $10\ldots20$ с. Неверно.
5) Самый крутой участок — $0\ldots5$ с ($0{,}06$ м$^2$/с), здесь ЭДС максимальна. Верно.