ID: 00017736
На графике показана зависимость от времени $t$ силы тока $I$, протекающего в катушке № 1. 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.
(см. график)
Выберите все верные утверждения.
1) В катушке № 2 протекает постоянный электрический ток.
2) В моменты времени от 7 до 12 секунд электрический ток в катушке № 2 течёт в противоположных направлениях.
3) В моменты времени от 3 до 18 секунд электрический ток в катушке № 2 течёт в одном и том же направлении.
4) В течение интервала времени от 6 до 14 секунд в катушке № 2 выделяется такое же количество теплоты, как и в течение интервала времени от 16 до 24 секунд.
5) В моменты времени 10 с и 20 с сила тока в катушке № 2 равна нулю.
Источник: ФИПИ
Две катушки на общем потоке — трансформатор. Катушка № 2 замкнута сама на себя и её индуктивность ничтожна, значит она работает как обычное сопротивление: ток в ней $i_2$ прямо пропорционален наведённой ЭДС, а та — скорости изменения тока в катушке № 1 (наклону графика). Запомним: $i_2 \sim -\dfrac{\Delta I_1}{\Delta t}$. Где наклон постоянный — там $i_2$ постоянна по модулю; где наклон меняет знак — там $i_2$ меняет направление.
График $I_1$ — «треугольная» пила: $0-5$ с растёт от 0 до $+10$ мА; $5-15$ с одной прямой падает от $+10$ до $-10$ мА (наклон $-2$ мА/с, проходит через ноль при $t=10$ с); $15-25$ с одной прямой растёт от $-10$ до $+10$ мА (наклон $+2$ мА/с, ноль при $t=20$ с). Важно: модуль наклона ВЕЗДЕ одинаков ($2$ мА/с), а знак наклона переключается в точках $t=5,\,15,\,25$ с.
1) Ток $i_2$ меняет направление в точках излома (5, 15, 25 с) — он не постоянный, а скачет между двумя противоположными значениями. Неверно.
2) Отрезок $7-12$ с целиком лежит внутри одного прямого участка $5-15$ с (наклон не меняется). Значит ток $i_2$ всё это время течёт в ОДНУ сторону, а не в противоположных. Неверно.
3) Отрезок $3-18$ с захватывает излом при $t=5$ с и излом при $t=15$ с. На участке $3-5$ с наклон один, на $5-15$ с — противоположный, на $15-18$ с — снова другой. Значит направление $i_2$ за этот отрезок меняется. Неверно.
4) Так как модуль наклона везде одинаков, модуль тока $i_2$ один и тот же на всех участках, а тепло $Q=i_2^2 R\,t$ зависит только от длительности. Отрезок $6-14$ с длится 8 с, отрезок $16-24$ с тоже длится 8 с — значит тепла выделяется поровну. Верно.
5) При $t=10$ с и $t=20$ с в нуле оказывается сам ток $I_1$ (это точки пересечения графика с осью). Но ток $i_2$ зависит от НАКЛОНА, а наклон в этих точках не нулевой — значит $i_2 \ne 0$. Это классическая ловушка. Неверно.