Изучая магнитные свойства проводника с током, ученик собрал электрическую схему, содержащую неподвижно закрепленный прямой проводник, и установил рядом с проводником магнитную стрелку (рис. 1). При пропускании через проводник электрического тока магнитная стрелка поворачивается (рис. 2 и 3).
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведенных экспериментальных наблюдений. Запишите в ответе их номера.
1) Проводник при прохождении через него электрического тока взаимодействует с магнитной стрелкой.
2) При увеличении электрического тока, протекающего через проводник, магнитное действие проводника усиливается.
3) Направление линий магнитного поля, создаваемого проводником с током, зависит от направления тока в проводнике.
4) Магнитные свойства проводника зависят от его размеров.
5) Магнитное действие проводника с током зависит от среды, в которую он помещен.
Источник: ФИПИ
Решение
Разбор:
Анализируем каждое утверждение на основе описанного опыта.
1. Проводник с током взаимодействует с магнитной стрелкой — верно. В опыте при замыкании ключа ток потёк по проводнику, и магнитная стрелка повернулась. Это прямое свидетельство взаимодействия.
2. При увеличении тока магнитное поле усиливается — это физически верное утверждение, однако из данного опыта этот вывод сделать нельзя: ползунок реостата во всех трёх опытах находился в одном и том же положении, поэтому сила тока не изменялась. Нельзя утверждать следствие о влиянии изменения тока, если ток не менялся.
3. Направление линий магнитного поля зависит от направления тока — верно. В опыте менялось направление тока (плюс и минус источника менялись местами), после чего магнитная стрелка повернулась в обратную сторону. Магнитная стрелка располагается так, чтобы индукция $\vec{B}$ входила в её южный полюс. Смена направления тока → смена направления $\vec{B}$ → поворот стрелки.
4. Магнитные свойства зависят от размеров проводника — нельзя подтвердить из опыта: размер проводника не менялся ни в одном из трёх опытов.
5. Магнитное поле зависит от среды — нельзя подтвердить из опыта: среда (воздух) оставалась неизменной во всех трёх опытах.
Вывод:
Верные утверждения, которые следуют непосредственно из описанного опыта: 1 и 3.
