Задание №13 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи проанализируем последовательно изменение параметров электрической цепи при перемещении ползунка реостата.

1. Изменение сопротивления цепи.
На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, реостата и катушки (провода, намотанного на болт). Реостат включён в цепь так, что ток проходит через левую часть его обмотки до ползунка. При перемещении ползунка реостата вправо длина рабочей части проволоки реостата, по которой протекает ток, увеличивается. Согласно формуле сопротивления проводника $R = \rho \cdot \frac{l}{S}$, где $l$ — длина проводника, сопротивление прямо пропорционально его длине. Следовательно, при увеличении длины рабочей части реостата его сопротивление увеличивается. Так как реостат соединён с электромагнитом последовательно, общее сопротивление цепи также увеличивается (соответствует цифре 1).

2. Изменение силы тока.
Согласно закону Ома для полной цепи $I = \frac{U}{R_{общ}}$ (или $I = \frac{\varepsilon}{R+r}$), сила тока в цепи обратно пропорциональна её общему сопротивлению. Так как напряжение источника остаётся неизменным, а общее сопротивление цепи увеличилось, сила тока в цепи уменьшается.

3. Изменение подъёмной силы электромагнита.
Подъёмная сила электромагнита (сила, с которой он притягивает металлические предметы) напрямую зависит от магнитной индукции поля, создаваемого катушкой. Магнитная индукция катушки с током прямо пропорциональна силе тока, протекающего по её виткам. Поскольку сила тока в цепи уменьшилась, магнитное поле ослабевает, и подъёмная сила электромагнита уменьшается (соответствует цифре 2).

Итог:
Общее сопротивление: увеличивается (1).
Подъёмная сила: уменьшается (2).

Ответ: 12

Источник: ФИПИ