Задание №16 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#44113Задание №16ФИПИ

Электромагнитная индукция

Рис. 1

Учитель на уроке, используя катушку, замкнутую на гальванометр,
и полосовой магнит (см. рис. 1), последовательно провёл опыты по наблюдению явления электромагнитной индукции. Условия проведения опытов
и показания гальванометра представлены
на рис. 2-3.

Рис. 2

Магнит вносят в катушку
с некоторой скоростью $\upsilon_{1}$

Рис. 3

Магнит вносят в катушку со скоростью $\upsilon_{2} ,$ большей, чем $\upsilon_{1}$

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки.

При изменении магнитного потока, пронизывающего катушку, в катушке возникает электрический (индукционный) ток.

Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку.

Направление индукционного тока зависит от того, увеличивается или уменьшается магнитный поток, пронизывающий катушку.

Направление индукционного тока зависит от направления магнитных линий, пронизывающих катушку.

Правильный ответ

Пояснение

Решение. Для правильного выбора утверждений проанализируем условия и результаты представленных опытов, опираясь на физические законы электромагнетизма.

1. Анализ явления: На рисунках 2 и 3 изображён процесс внесения постоянного магнита в катушку, соединённую с гальванометром. При движении магнита изменяется магнитный поток $\Phi$ , пронизывающий витки катушки. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, это приводит к возникновению в катушке ЭДС индукции и, как следствие, индукционного тока. Мы видим это по отклонению стрелки гальванометра от нулевой отметки.

2. Сравнение опытов:
– В опыте на рис. 2 магнит вносят со скоростью $\upsilon_{1}$ . Стрелка гальванометра отклоняется на небольшое количество делений.
– В опыте на рис. 3 магнит вносят со скоростью $\upsilon_{2}$ , которая по условию больше $\upsilon_{1}$ . Мы видим, что стрелка гальванометра отклонилась на значительно больший угол.
Скорость движения магнита напрямую определяет скорость изменения магнитного потока $\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$ . Чем быстрее движется магнит, тем быстрее меняется поток и тем больше сила возникающего тока.

3. Проверка утверждений:
1) Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки. — В данных опытах использовалась одна и та же катушка, её размеры не менялись. Следовательно, на основе этих экспериментов такой вывод сделать нельзя.
2) При изменении магнитного потока, пронизывающего катушку, в катушке возникает электрический (индукционный) ток. — Верно. Само наличие отклонения стрелки при движении магнита (когда поток меняется) подтверждает этот факт.
3) Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку. — Верно. Сравнение рис. 2 и рис. 3 показывает: при увеличении скорости движения магнита (и, соответственно, скорости изменения потока) ток в цепи увеличивается.
4) Направление индукционного тока зависит от того, увеличивается или уменьшается магнитный поток. — В обоих опытах магнит вносили в катушку (поток только увеличивался). Опыты по вынесению магнита не проводились, поэтому из данных наблюдений этот вывод не следует.
5) Направление индукционного тока зависит от направления магнитных линий. — В обоих опытах магнит вносили северным полюсом $N$ вниз. Смена полюсов не производилась, поэтому экспериментального подтверждения этого факта в данных опытах нет.

Таким образом, результатам проведённых наблюдений соответствуют утверждения № 2 и № 3.

Ответ: 23

Источник: ФИПИ