Задание №14 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Используя две катушки, одна из которых подсоединена к источнику тока,
а другая замкнута на амперметр, ученик изучал явление электромагнитной индукции. На рис. 1 представлена схема эксперимента, а на рис. 2 показания амперметра для момента замыкания цепи с катушкой 1 (1), для установившегося постоянного тока, протекающего через катушку 1 (2), и для момента размыкания цепи с катушкой 1 (3).
Рис. 1 |
|
Рис. 2 |
|
Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующих экспериментальным наблюдениям. Укажите их номера.
В момент размыкания и замыкания цепи в катушке 2 наблюдали возникновение индукционного тока.
Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку.
В постоянном магнитном поле индукционный ток в катушке 2 не возникает.
Величина индукционного тока в катушке 2 зависит от того, увеличивается или уменьшается электрический ток в катушке 1.
Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки 1.
Правильный ответ
13
Пояснение
Решение.
Для решения задачи проанализируем результаты эксперимента, представленные на рисунках, опираясь на закон электромагнитной индукции. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.
Рассмотрим каждое утверждение на основе данных рисунка 2:
1) В момент размыкания и замыкания цепи в катушке 2 наблюдали возникновение индукционного тока.
На рисунке 2 (случай 1 — замыкание цепи) стрелка амперметра отклонилась влево. На рисунке 2 (случай 3 — размыкание цепи) стрелка отклонилась вправо. Отклонение стрелки прибора свидетельствует о протекании электрического тока. Следовательно, в моменты изменения тока в первой катушке (что вызывает изменение магнитного поля) во второй катушке возникает индукционный ток.
Утверждение соответствует опыту.
2) Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку.
Данное утверждение является физически верным (закон Фарадея), однако в рамках данного конкретного эксперимента скорость изменения тока (и магнитного потока) не варьировалась. Мы видим только сам факт наличия тока, но не можем сравнить его значения при разной скорости замыкания ключа.
Утверждение не может быть подтверждено только этим опытом.
3) В постоянном магнитном поле индукционный ток в катушке 2 не возникает.
На рисунке 2 (случай 2) показано состояние, когда через катушку 1 течёт установившийся постоянный ток. В этом случае магнитное поле вокруг катушки 1 постоянно и не меняется со временем. Мы видим, что стрелка амперметра стоит на нуле. Это доказывает, что при неизменном магнитном потоке индукционный ток не возникает.
Утверждение соответствует опыту.
4) Величина индукционного тока в катушке 2 зависит от того, увеличивается или уменьшается электрический ток в катушке 1.
На рисунках 2 (1) и 2 (3) мы видим, что при замыкании (ток растёт) и размыкании (ток падает) стрелка отклоняется на 2 деления шкалы. Меняется направление тока (сторона отклонения стрелки), но величина (модуль значения) тока в обоих случаях одинакова.
Утверждение не подтверждается данными опыта.
5) Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки 1.
В ходе эксперимента использовались одни и те же катушки, их размеры или количество витков не менялись. Следовательно, сделать вывод о такой зависимости на основе данных рисунков нельзя.
Утверждение не подтверждается опытом.
Таким образом, верными являются утверждения 1 и 3.
Ответ: 13
Источник: ФИПИ