Э/м Индукция — Задание 14 ЕГЭ по физике №00043066

Что происходит. Проволочная рамка площадью 40 см² стоит перпендикулярно однородному магнитному полю, а индукция поля меняется со временем по графику. Когда меняется магнитный поток через рамку, в ней возникает ЭДС индукции и течёт индукционный ток.

Магнитный поток — это «сколько поля проходит через рамку»: $\Phi=B_nS$. По закону Фарадея модуль ЭДС равен скорости изменения потока: $|\varepsilon|=S\left|\dfrac{\Delta B_n}{\Delta t}\right|$ — то есть определяется наклоном графика. Переведём площадь: $S=40\ \text{см}^2=40\cdot10^{-4}\ \text{м}^2=4\cdot10^{-3}\ \text{м}^2$.

Снимаем график по сетке (по горизонтали 1 мс, по вертикали 1 Тл). 0–2 мс: от $-2$ до $2$ Тл, наклон $\dfrac{4}{2}=2$ Тл/мс. 2–4 мс: от 2 до $-1$ Тл, наклон $-1{,}5$ Тл/мс. 4–5 мс: стоит на $-1$ Тл, наклон 0. 5–8 мс: от $-1$ до 3 Тл, наклон $\dfrac{4}{3}\approx1{,}33$ Тл/мс.

Утверждение 1. На 4–5 мс график горизонтален, поток не меняется — ЭДС равна нулю, а не 4 В. Неверно.

Утверждение 2. При 0 мс $B_n=-2$ Тл, при 2 мс $B_n=2$ Тл — модули одинаковы, 2 Тл. Модуль потока $$|\Phi|=2\cdot4\cdot10^{-3}=8\cdot10^{-3}\ \text{Вб}=8\ \text{мВб}$$ Верно.

Утверждение 3. Самый крутой участок — 0–2 мс (2 Тл/мс больше, чем 1,5 и 1,33). Там ЭДС, а значит и индукционный ток (сопротивление рамки одно и то же), максимальны. Верно.

Утверждение 4. ЭДС отлична от нуля на всех наклонных участках: не только 0–2 и 5–8 мс, но и 2–4 мс. Неверно.

Утверждение 5. На всём участке 0–2 мс наклон один и тот же, поток всё время растёт — направление тока не меняется. При 1 мс график лишь пересекает ось, это не излом. Ток меняет направление при 2 мс, где рост сменяется спадом. Неверно.

Проверим себя: ЭДС на 0–2 мс равна $4\cdot10^{-3}\cdot2000=8$ В — это наибольшее значение, на 2–4 мс выходит 6 В, на 5–8 мс около 5,3 В. Максимум действительно на первом участке. Верны утверждения 2 и 3.