Магнитное Поле — Задание 14 ЕГЭ по физике №00045262

Что происходит. Алюминиевый проводник АБ висит на двух медных проволочках под деревянной балкой и подключён к источнику через реостат. Справа от проводника стоит магнит, повёрнутый к нему северным полюсом. Ползунок реостата плавно двигают вправо. Разберём, что происходит с сопротивлением, током, полем и силами.

Шаг 1 — реостат. По рисунку провод от проволочки Б идёт к левому выводу реостата, а дальше цепь продолжается от ползунка; правый вывод ни к чему не подключён. Ток идёт по обмотке от левого края до ползунка. Ползунок вправо — рабочий участок длиннее, сопротивление внешней цепи растёт, а не уменьшается. Утверждение 1 неверное.

Шаг 2 — ток. Напряжение источника постоянно, сопротивление выросло, и по закону Ома $I=\dfrac{U}{R}$ ток через АБ уменьшается. Утверждение 3 верное.

Шаг 3 — поле магнита. Линии индукции выходят из северного полюса. Северный полюс смотрит на проводник, поэтому возле АБ линии идут от магнита — справа налево, а не вправо. Утверждение 2 неверное.

Шаг 4 — сила Ампера. Её модуль $F=BIl$: поле магнита и длина проводника не меняются, ток уменьшается — сила Ампера уменьшается, а не увеличивается. Утверждение 4 неверное.

Шаг 5 — направление силы Ампера (по каким признакам рисунка). Ток во внешней цепи идёт от «+» источника: «+» соединён с проволочкой, на которой висит конец А, значит, по проводнику ток течёт от А к Б. Проводник нарисован в перспективе: А — ближний к нам конец, Б — дальний, ток уходит от нас «вглубь». Поле у проводника направлено влево. По правилу левой руки (линии поля входят в ладонь, четыре пальца по току — от нас, большой палец показывает силу) сила Ампера направлена вертикально вверх.

Шаг 6 — натяжение. Проводник в равновесии: вверх тянут две проволочки и сила Ампера, вниз — сила тяжести: $2T+F=mg$, откуда $T=\dfrac{mg-F}{2}$. Сила Ампера слабеет — проволочкам приходится держать больше, натяжение растёт. Утверждение 5 верное.

Проверим себя: если бы ток пропал совсем, проволочки держали бы весь вес проводника — то есть при уменьшении тока натяжение и должно расти к этому значению. Верны утверждения 3 и 5.