Задача по электродинамике №45

По гладким параллельным рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Контур находится в однородном магнитном поле с индукцией B  (см. рис. а). При движении проводника площадь контура изменяется так, как указано на графике б.

PIC

Выберите два верных утверждения, соответствующих приведённым данным и описанию опыта.

1) В момент времени t = 1  с сила Ампера, действующая на проводник, направлена вправо.

2) Сила, прикладываемая к проводнику для его перемещения, в первые 2 секунды минимальна.

3) В интервале времени от 2 до 4 с индукционный ток, протекающий через лампочку, равен нулю.

4) В течение первых 6 секунд индукционный ток течёт через лампочку непрерывно.

5) Индукционный ток течёт в контуре всё время в одном направлении.

При движении проводника происходит изменение магнитного потока, значит, по правилу Ленца в контуре будет возникает индукционный ток с таким направлением, чтобы препятствовать изменению магнитного потока контура, значит, при увеличении площади направление вектора B⃗i  (магнитное поле, создаваемое индукционным током) направлено противоположно вектору магнитной индукции ⃗B  , а при уменьшении площади векторы ⃗Bi  и ⃗B  сонаправлены. Для определения тока в контуре воспользуемся правилом правой руки (буравчика), для этого направляем по вектору ⃗Bi  большой палец, а 4 согнутых пальца покажут направление индукционного тока.

1) Верно
В момент t=1  с происходит увеличение площади, то B⃗i  направлен противоположно ⃗B  , тогда индукционный ток направлен против часовой стрелки. На проводник будет действовать сила Ампера, направление которой можно определить по правилу левой руки, для этого 4 пальца направляем по току, а ладонь направляем так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, значит, сила Ампера FA  направлена вправо.
2) Н еверно
В первые 2 секунды произошло наибольшее изменение площади контура, следовательно, был индуцирован наибольший ток и сила Ампера, вычисляемая по формуле:

FA = IiBl,

где Ii  – индукционный ток, l  – длина проводника.
Максимальная, значит, чтобы сдвинуть проводник необходимо также приложить максимальную силу.
3) В ерно
Да, в интервале от 2 до 4 секунд площадь контура не менялась, а значит, не происходило изменения магнитного потока через него и индукционный ток не возникал.
4) Н еверно
Нет, см пункт 3
5) Н еверно
Нет, так как площадь сначала увеличивалась, потом не изменялась, а затем уменьшалась, то и направление тока менялось

Оцените статью
Я решу все!