ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Электромагнитная индукция 14.7

[Александр Сакович]

14.7 (17.7). Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника постоянного напряжения и реостата. Катушка № 2 помещена внутрь катушки № 1, обмотка катушки № 2 замкнута. Вид с торца катушек представлен на рисунке.

Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения, характеризующие процессы в цепи и катушках при перемещении ползунка реостата влево.
1) В катушке № 2 индукционный ток направлен по часовой стрелке.
2) Сила тока в катушке № 1 увеличивается.
3) Модуль вектора индукции магнитного поля, созданного катушкой № 1, увеличивается.
4) Вектор магнитной индукции магнитного поля, созданного катушкой № 2 в её центре, направлен от наблюдателя.
5) Модуль магнитного потока, пронизывающего катушку № 2, уменьшается.
Ответ: ____.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

Решение. Анализ условия. 1) Электрический ток в катушке № 1 создает магнитное поле, которое принизывает и катушку № 1, и № 2.
2) При изменении силы тока в катушке № 1, изменяется магнитный поток, пронизывающий обе катушки, и в катушке № 2 возникает индукционный ток (явление электромагнитной индукции).
3) При перемещении ползунка реостата влево его сопротивление R уменьшается (\( R=\frac{\rho \cdot l}{S}, \) а длина рабочей части реостата l уменьшается).
4) Так как сопротивление R реостата уменьшается, то сила тока в катушке № 1 увеличивается (это следует из закона Ома для полной цепи при уменьшении общего сопротивления цепи).
5) По правилу Ленца индукционный ток в катушке № 2 будет иметь такое направление, чтобы препятствовать изменению магнитного потока в катушке.
6) Модуль вектора индукции магнитного поля B зависит прямо пропорционально от силы тока в катушке I.

Проверим каждое утверждение.
1) В катушке № 2 индукционный ток направлен по часовой стрелке.
Так как сила тока в катушке № 1 увеличивается (см. анализ пункт 4), то модуль магнитного потока, пронизывающего обе катушки, так же будет увеличиваться (Ф = L·I). Поэтому ток в катушке № 2 будет направлен в противоположную сторону (см. анализ условия, пункт 5).
Ток в катушке № 1 направлен по часовой стрелке, следовательно, ток в катушке № 2 направлен против часовой стрелки.
Утверждение № 1 является неверным.

2) Сила тока в катушке № 1 увеличивается.
См. анализ условия, пункт 4.
Утверждение № 2 является верным.

3) Модуль вектора индукции магнитного поля, созданного катушкой № 1, увеличивается.
Так как сила тока I в катушке № 1 увеличивается (см. решение пункт 2), то модуль вектора индукции магнитного поля B так же увеличивается (см. анализ условия, пункт 6).
Утверждение № 3 является верным.

4) Вектор магнитной индукции магнитного поля, созданного катушкой № 2 в её центре, направлен от наблюдателя.
Так как ток в катушке № 2 направлен против часовой стрелки (см. решение пункт 1), то, используя правило правой руки, находим, что вектор магнитной индукции B магнитного поля, созданного катушкой № 2 в её центре, направлен к наблюдателю.
Утверждение № 4 является неверным.

5) Модуль магнитного потока, пронизывающего катушку № 2, уменьшается.
Модуль магнитного потока, пронизывающего катушку № 2 и № 1, увеличивается (см. решение пункт 1).
Утверждение № 5 является неверным.
Ответ: 23.