ID: 00028661
Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника постоянного напряжения и реостата. Катушка № 2 помещена внутрь катушки № 1 и замкнута (см. рисунок).
Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы в цепи и катушках при перемещении ползунка реостата вправо . ЭДС самоиндукции в катушке пренебречь.
1) Сила тока в катушке № 1 уменьшается.
2) Модуль вектора индукции магнитного поля, созданного катушкой № 1, уменьшается.
3) Модуль магнитного потока, пронизывающего катушку № 2, уменьшается.
4) Вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой № 2, в центре этой катушки направлен от наблюдателя.
5) В катушке № 2 индукционный ток направлен по часовой стрелке.
Источник: ФИПИ
Катушка №1 (большая, лежит в плоскости рисунка) подключена к источнику через реостат. Внутри неё — замкнутая катушка №2, своего источника у неё нет. Двигая ползунок, мы меняем ток в катушке №1, а значит, её поле и поток через катушку №2. Меняющийся поток порождает в катушке №2 индукционный ток, а правило Ленца подскажет его направление. Идём по цепочке: ползунок → сопротивление → ток → поле → поток → индукционный ток.
Ползунок и ток (утверждение 1). На схеме видно, что в цепь включены левый вывод реостата и ползунок, а правый вывод свободен. Значит, ток проходит по обмотке от левого края до ползунка. Сдвигаем ползунок вправо — этот рабочий участок обмотки становится длиннее, сопротивление реостата растёт. Напряжение источника постоянно, поэтому по закону Ома \(I = \dfrac{U}{R}\) сила тока в катушке №1 уменьшается. Утверждение 1 верно.
Поле катушки №1 (утверждение 2). Индукция поля, создаваемого катушкой, прямо пропорциональна току в ней. Ток убывает — значит, убывает и модуль индукции её поля. Утверждение 2 верно.
Поток через катушку №2 (утверждение 3). Поток равен произведению индукции на площадь витка (поле перпендикулярно плоскости катушки). Площадь катушки №2 неизменна, индукция уменьшается — значит, и модуль потока через неё уменьшается. Утверждение 3 верно.
Куда смотрит поле катушки №1. Проследим ток по проводам. Он выходит из «плюса» источника, идёт к ползунку, проходит обмотку реостата до левого вывода, дальше по проводу влево, вниз и вправо — и входит в катушку №1 через левый конец разрыва наверху. Обойдя виток по левой стороне вниз, по низу и вверх по правой стороне, он возвращается к «минусу». То есть по катушке №1 ток идёт против часовой стрелки. По правилу правой руки (обхватываем виток пальцами по току — большой палец указывает поле внутри) её поле в центре направлено к наблюдателю.
Реакция катушки №2 (утверждения 4 и 5). Итак, поток через катушку №2 направлен к наблюдателю и убывает. Правило Ленца: индукционный ток мешает изменению, то есть он старается поддержать убывающий поток. Значит, собственное поле катушки №2 внутри неё направлено туда же, куда исчезающее поле, — к наблюдателю, а не от него. Утверждение 4 неверно.
Переводим направление поля в направление тока: чтобы поле внутри витка смотрело на наблюдателя, ток по правилу правой руки должен идти против часовой стрелки. Значит, утверждение 5 («по часовой стрелке») неверно.
Верны утверждения 1, 2 и 3. Записываем цифры по возрастанию: 123.