По гладким параллельным рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Контур находится в однородном магнитном поле с индукцией (см. рис. а). При движении проводника площадь контура изменяется так, как указано на графике б.
Выберите два верных утверждения, соответствующих приведённым данным и описанию опыта.
1) В момент времени 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 (магнитное поле, создаваемое индукционным током) направлено противоположно вектору магнитной индукции
, а при уменьшении площади векторы
и
сонаправлены. Для определения тока в контуре воспользуемся правилом правой руки (буравчика), для этого направляем по вектору
большой палец, а 4 согнутых пальца покажут направление индукционного тока.
1)
В момент с происходит увеличение площади, то
направлен противоположно
, 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
направлена вправо.
2)
В первые 2 секунды произошло наибольшее изменение площади контура, следовательно, был индуцирован наибольший ток и сила Ампера, вычисляемая по формуле:
где – индукционный ток,
– длина проводника.
Максимальная, значит, чтобы сдвинуть проводник необходимо также приложить максимальную силу.
3)
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)
Нет, см пункт 3
5)
Нет, так как площадь сначала увеличивалась, потом не изменялась, а затем уменьшалась, то и направление тока менялось