Форум "ЕГЭ по физике"

14.1 (17.1). Алюминиевый проводник АБ подвешен на тонких медных проволочках и подключён к источнику постоянного напряжения — так, как показано на рисунке. Справа от проводника находится северный полюс постоянного магнита. Ползунок реостата плавно перемещают вправо.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.
1) Сопротивление реостата увеличивается.
2) Линии индукции магнитного поля, созданного магнитом, вблизи проводника АБ направлены влево.
3) Сила Ампера, действующая на проводник АБ, увеличивается.
4) Силы натяжения проволочек, на которых подвешен проводник АБ, уменьшаются.
5) Сила тока, протекающего по проводнику АБ, увеличивается.
Ответ: ____.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат (https://web-physics.ru/smf/index.php?msg=238) / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат (https://web-physics.ru/smf/index.php?msg=928) / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

Анализ условия. 1) По условию проводник АБ подключён к источнику постоянного напряжения, следовательно, напряжение U источника не изменяется.
2) По рисунку условия можно определить направление тока I в цепи: ток в цепи идет от клеммы «+» источника тока к клемме «–» (см. рисунок 1, направление тока I показано красными стрелками).


3) По рисунку условия можно определить направление вектора магнитной индукции B полосового магнита: магнитные линии полосового магнита выходят из северного полюса N магнита (см. рисунок 1, направление вектора B в середине магнита показано синими стрелками).
4) По условию задачи ползунок реостата перемещают вправо. Сопротивление R_p реостата и длина l его провода, по которому течет ток, связаны соотношением
\[ R_p=\frac{\rho \cdot l}{S}.\]
При перемещении ползунка реостата вправо увеличивается длина l провода. Тогда из данного уравнения получаем, что сопротивление R_p реостата увеличивается.

Решение. Проверим каждое утверждение.
1) Сопротивление R_p реостата увеличивается.
Из анализа условия пункт 4 получили, что сопротивление R_p реостата увеличивается.
Утверждение № 1 верное.

2) Линии индукции магнитного поля, созданного магнитом, вблизи проводника АБ направлены влево.
Из анализа условия пункт 3 получили, что линии индукции магнитного поля полосового магнита вблизи проводника АБ направлены влево.
Утверждение № 2 верное.

5) Сила тока I_n, протекающего по проводнику АБ, увеличивается.
Проводник АБ сопротивлением R_n и реостат сопротивлением R_p соединены последовательно с источником постоянного напряжения U. Поэтому по законам последовательного соединения и закону Ома для полной цепи получаем:
\[R=R_p+R_n,\]
\[I_n=I=\frac{U}{R}=\frac{U}{R_p+R_n}.\]
По условию напряжение U источника и сопротивление проводника R_n не изменяются (см. анализ условия пункт 1). Из анализа условия пункт 4 получили, что сопротивление реостата R_p увеличивается. Тогда из полученного уравнения следует, что сила тока I_n в проводнике АБ уменьшается.
Утверждение № 5 неверное.

3) Сила Ампера F, действующая на проводник АБ, увеличивается.
Сила Ампера, действующая на проводник с током, равна
\[F=I\cdot B\cdot l\cdot \sin \alpha .\]
По условию модуль индукции B магнитного поля, длина l проводника АБ и угол α не изменяются. В решении задачи пункт 5 получили, что сила тока I уменьшается. Тогда из данного уравнения следует, что сила Ампера F так же уменьшается.
Утверждение № 3 неверное.

4) Силы натяжения T проволочек, на которых подвешен проводник АБ, уменьшаются.
В анализе условия (пункты 2 и 3) мы определили направление силы тока I в проводнике АБ и направление вектора магнитной индукции. Тогда по правилу левой руки можно определить направление силы Ампера F — она направлена вверх.
Так же на проводник АБ действуют сила тяжести m·g, направленная вниз, и две силы натяжения T проволочек, направленные вверх (см. рисунок 2).


Так как проводник АБ неподвижен, то из проекции условия равновесия поступательного движения проводника на вертикальную ось получаем:
\[2T+F-m\cdot g=0,\ \ T=\frac{m\cdot g-F}{2}.\]
По условию задачи сила тяжести m·g проводника АБ не из меняется. В решении задачи пункт 3 получили, что сила Ампера F уменьшается. Тогда из полученного уравнения следует, что силы натяжения T увеличиваются.
Утверждение № 4 неверное.
Ответ: 12.