ID: 00025967
По гладким параллельным рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Контур находится в однородном магнитном поле с индукцией $\overset{\to}{B}$ (см. рис. а). При движении проводника площадь контура изменяется так, как указано на графике б . Выберите два верных утверждения, соответствующие приведённым данным и описанию опыта.
а) б)
1) В течение первых 6 секунд индукционный ток течёт через лампочку непрерывно.
2) Индукционный ток течёт в контуре всё время в одном направлении.
3) В интервале времени от 4 до 6 с через лампочку протекает индукционный ток.
4) В момент времени $t=3$ с сила Ампера, действующая на проводник, направлена вправо.
5) Сила, прикладываемая к проводнику для его перемещения, в первые две секунды максимальна.
Источник: ФИПИ
По гладким рельсам в поле, направленном вглубь рисунка, скользит проводник — площадь контура между ним и лампочкой меняется, а вместе с ней меняется и магнитный поток через контур.
По графику площадь растёт от $1$ до $5$ м² за первые $2$ с, потом держится постоянной $5$ м² с $2$ до $4$ с, а затем убывает до $3$ м² за $4$–$6$ с.
Индукционный ток течёт только тогда, когда поток меняется, то есть когда меняется площадь. С $2$ до $4$ с площадь не меняется — тока нет вообще, значит за первые $6$ с ток течёт не непрерывно. Утверждение 1 неверно.
С $0$ до $2$ с площадь растёт (поток растёт), а с $4$ до $6$ с — убывает (поток убывает). По правилу Ленца индукционный ток в эти два промежутка направлен по-разному — значит не всё время в одну сторону. Утверждение 2 неверно.
С $4$ до $6$ с площадь меняется — значит поток меняется, и через лампочку течёт индукционный ток. Утверждение 3 верно.
В момент $t=3$ с контур как раз находится в промежутке $2$–$4$ с, где площадь постоянна — тока нет, значит и силы Ампера в этот момент нет вообще (она не может быть «направлена вправо», раз она равна нулю). Утверждение 4 неверно.
Скорость изменения площади в первые 2 с равна $\dfrac{5-1}{2}=2$ м²/с, а с 4 до 6 с — только $\dfrac{5-3}{2}=1$ м²/с, то есть вдвое меньше. Раз рельсы гладкие, вся прикладываемая сила уходит только на преодоление силы Ампера — а она пропорциональна скорости изменения площади. Значит именно в первые 2 с нужна набольшая прикладываемая сила. Утверждение 5 верно.