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. Сопротивление реостата $R_{p}$ прямо пропорционально длине проводника $l$, по которому протекает ток: $R = \rho \cdot \frac{l}{S}$.
При перемещении ползунка реостата влево длина рабочей части обмотки (расстояние от левого контакта до ползунка) уменьшается. Следовательно, сопротивление реостата уменьшается. Так как реостат и катушка соединены последовательно, общее сопротивление цепи $R_{общ}$ также уменьшается.
Этому соответствует характер изменения 2 (уменьшается).

2. Изменение подъёмной силы электромагнита.
Согласно закону Ома для полной цепи: $I = \frac{U}{R_{общ}}$ (где $U$ — напряжение источника). Поскольку общее сопротивление цепи уменьшилось, сила тока $I$ в цепи увеличивается.
Магнитные свойства электромагнита (его магнитная индукция и, как следствие, подъёмная сила) напрямую зависят от силы тока, протекающего через обмотку. Чем больше сила тока, тем сильнее магнитное поле, создаваемое катушкой с железным сердечником (болтом). Следовательно, при увеличении силы тока подъёмная сила электромагнита увеличивается.
Этому соответствует характер изменения 1 (увеличивается).

Таким образом, общее сопротивление уменьшается (2), а подъёмная сила увеличивается (1).

Ответ: 21

Источник: ФИПИ