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.
Экспериментальная установка позволяет наблюдать индукционный ток, возникающий в катушке 1 при замыкании цепи.
Сила индукционного тока в катушке 2 минимальна в момент замыкания цепи.
В постоянном магнитном поле индукционный ток в катушке 2 не возникает.
Направление индукционного тока в катушке 2 меняется в зависимости от того, замыкается или размыкается цепь с катушкой 1.
Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки 2.
Правильный ответ
34
Пояснение
Решение.
Для решения задачи проанализируем условия эксперимента и показания приборов, опираясь на явление электромагнитной индукции. Согласно закону Фарадея, индукционный ток возникает в замкнутом контуре только при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.
Рассмотрим каждое утверждение на основе представленных рисунков:
1) Экспериментальная установка позволяет наблюдать индукционный ток, возникающий в катушке 1 при замыкании цепи.
Это утверждение неверно. Катушка 1 подключена к источнику тока, и в ней протекает обычный ток проводимости. Индукционный ток (вызванный изменением магнитного поля катушки 1) фиксируется амперметром, который подключён к катушке 2. Именно в катушке 2 возникает ЭДС индукции.
2) Сила индукционного тока в катушке 2 минимальна в момент замыкания цепи.
Это утверждение неверно. На рис. 2 (фрагмент 1) видно, что в момент замыкания стрелка амперметра отклоняется на 2 деления влево. Это значительное отклонение, указывающее на наличие тока. Минимальным (нулевым) ток является в случае (2), когда ток в первой катушке стал постоянным.
3) В постоянном магнитном поле индукционный ток в катушке 2 не возникает.
Это утверждение верно. На рис. 2 (фрагмент 2) показано состояние, когда через катушку 1 течёт установившийся постоянный ток. Постоянный ток создаёт вокруг себя постоянное магнитное поле. Мы видим, что стрелка амперметра стоит на нуле. Это подтверждает, что при неизменном магнитном потоке индукционный ток не возникает.
4) Направление индукционного тока в катушке 2 меняется в зависимости от того, замыкается или размыкается цепь с катушкой 1.
Это утверждение верно. Сравним фрагменты (1) и (3) на рис. 2. При замыкании цепи (рост магнитного потока) стрелка амперметра отклоняется влево. При размыкании цепи (уменьшение магнитного потока) стрелка отклоняется вправо. Разное направление отклонения стрелки означает разное направление электрического тока.
5) Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки 2.
Это утверждение может быть верным с точки зрения физики, однако оно не соответствует экспериментальным наблюдениям, представленным в данной задаче. В ходе эксперимента, описанного на рисунках, размеры катушек не менялись, поэтому сделать такой вывод на основе данных опыта нельзя.
Таким образом, экспериментальным наблюдениям соответствуют утверждения 3 и 4.
Ответ: 34
Источник: ФИПИ