Задание №14 — Сила тока в катушке, заряд и напряжение на конденсаторе

#67929Задание №14ФИПИ

Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукцииЗакон электромагнитной индукции Фарадея

На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведённому графику. На основании этого графика выберите все верные утверждения о процессах, происходящих в катушках и сердечнике.

1) В промежутках времени 0-1 и 3-5 с ток в левой катушке протекает в противоположных направлениях.
2) В промежутке времени 2-3 с сила тока в левой катушке равна 4 А.
3) Модуль силы тока в левой катушке в промежутке времени 1-2 с больше, чем в промежутке 3-5 с.
4) В промежутке от 2 до 4 с модуль индукции магнитного поля в сердечнике не равен 0.
5) Скорость изменения магнитного потока, пронизывающего левую катушку, в промежутке времени 0-1 с по модулю меньше, чем в промежутке времени 3-5 с.

Правильный ответ

134

Пояснение

Решение:

Ток правой катушки намагничивает железный сердечник, модуль индукции поля в нём пропорционален силе тока: $B\sim I$ . Магнитный поток сердечника пронизывает левую катушку, замкнутую на резистор и амперметр, поэтому по закону электромагнитной индукции

$\left|\varepsilon_i\right|=\left|\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\right|\sim\left|\frac{\Delta I}{\Delta t}\right|,$

и сила индукционного тока в левой катушке пропорциональна модулю скорости изменения тока в правой.

По графику: 0–2 с — ток растёт от $-4$ А до $+4$ А, $\dfrac{\Delta I}{\Delta t}=4\ \text{А/с}$ ; 2–3 с — ток постоянен ( $4$ А), $\dfrac{\Delta I}{\Delta t}=0$ ; 3–5 с — ток убывает от $4$ А до $0$ , $\dfrac{\Delta I}{\Delta t}=-2\ \text{А/с}$ .

1) Знаки скорости изменения тока на участках 0–1 с и 3–5 с противоположны, поэтому индукционный ток в левой катушке течёт в противоположных направлениях. Верно.

2) На участке 2–3 с поток не меняется, поэтому ток в левой катушке равен нулю, а не 4 А. Неверно.

3) На участке 1–2 с $\left|\dfrac{\Delta I}{\Delta t}\right|=4\ \text{А/с}$ , на участке 3–5 с — $2\ \text{А/с}$ , значит ток в левой катушке в первом случае больше. Верно.

4) На участке 2–4 с ток в правой катушке нигде не обращается в нуль (он равен 4 А на 2–3 с и убывает от 4 А до 2 А на 3–4 с), поэтому $B\ne 0$ . Верно.

5) Скорость изменения потока на участке 0–1 с больше ( $4$ А/с против $2$ А/с), а не меньше. Неверно.

Ответ: 134