ID: 00028675
Проводник АБ подвешен на тонких проволочках и подключён к источнику постоянного напряжения – так, как показано на рисунке. Справа от проводника находится северный полюс постоянного магнита. Ползунок реостата плавно перемещают вправо .
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения относительно наблюдаемых явлений.
1) Сопротивление реостата уменьшается. 2) Линии индукции магнитного поля, созданного магнитом, вблизи проводника АБ направлены вправо.
3) Сила тока, протекающего через проводник АБ, увеличивается.
4) Сила Ампера, действующая на проводник АБ, уменьшается. 5) Силы натяжения проволочек, на которых подвешен проводник АБ, увеличиваются.
Источник: ФИПИ
Здесь горизонтальная перекладина АБ висит на двух проволочках, по ней течёт ток, а рядом стоит магнит. Ток создаёт силу Ампера, и от неё зависит, сильнее или слабее натянуты проволочки. Двигая ползунок реостата, мы меняем ток — значит, меняем и силу. Пройдём по всем пяти утверждениям.
Как включён реостат (утверждения 1 и 3). Смотрим на рисунок: к цепи подключены левый вывод реостата и ползунок (стрелка сверху, от неё провод уходит вверх и вправо к источнику). Правый вывод ни к чему не присоединён. Значит, ток идёт по обмотке от левого края до ползунка — работает только этот кусок обмотки. Сейчас ползунок стоит левее середины. Сдвигаем его вправо — рабочий кусок обмотки становится длиннее, и сопротивление реостата растёт. Утверждение 1 («сопротивление уменьшается») неверно.
Источник постоянный, то есть напряжение в цепи одно и то же. По закону Ома \(I = \dfrac{U}{R}\): сопротивление выросло — ток стал меньше. Утверждение 3 («сила тока увеличивается») тоже неверно.
Куда направлено поле магнита (утверждение 2). Линии индукции снаружи магнита выходят из северного полюса и входят в южный. Северный полюс стоит справа от проводника и смотрит на него левым торцом. Значит, у самого проводника линии идут от магнита к проводнику, то есть влево, а не вправо. Утверждение 2 неверно.
Сила Ампера (утверждение 4). Её модуль \(F = BIL\sin\alpha\). Магнит не двигают, длину проводника не меняют — постоянны и \(B\), и \(L\), и угол. Меняется только ток, а он, как мы выяснили, уменьшается. Значит, сила Ампера тоже уменьшается. Утверждение 4 верно.
Натяжение проволочек (утверждение 5). Сначала поймём, куда сила Ампера направлена. Она всегда перпендикулярна и проводнику, и линиям поля. Проводник АБ горизонтален и уходит от нас вглубь рисунка, линии поля горизонтальны и смотрят влево — значит, сила может быть только вертикальной: вверх или вниз.
Определяем по левой руке. Ток течёт от А к Б: он выходит из «плюса» источника, идёт по верхнему левому проводу вниз к точке А, дальше по перекладине к Б и возвращается через реостат к «минусу». То есть в перекладине ток направлен от нас вглубь рисунка. Располагаем левую руку так, чтобы линии поля (влево) входили в ладонь, а четыре пальца смотрели вглубь рисунка вместе с током, — отогнутый большой палец показывает вверх. Сила Ампера направлена вверх, она «подвешивает» перекладину, частично разгружая проволочки.
Тогда для перекладины: вниз тянет вес \(mg\), вверх — сила Ампера \(F\) и суммарное натяжение проволочек \(T\). Равновесие даёт \(T = mg - F\). Сила \(F\) уменьшается, вес не меняется — значит, натяжение \(T\) растёт. Утверждение 5 верно.
Верны утверждения 4 и 5, в бланк пишем цифры по возрастанию: 45.