Решение: ЭДС индукции в движущемся проводнике
По гладким параллельным рельсам, замкнутым на резистор, перемещают лёгкий тонкий проводник. Рельсы, резистор и проводник образуют контур, находящийся в однородном магнитном поле. При движении проводника площадь контура изменяется так, как показано на графике. Выберите два верных утверждения, соответствующих приведённым данным и описанию опыта.
Решение по шагам
5 шаговТак как магнитное поле однородно и постоянно, магнитный поток через контур пропорционален его площади.
$$\Phi = BS$$По закону электромагнитной индукции модуль ЭДС определяется скоростью изменения площади контура.
$$|\mathcal{E}| = \left|\dfrac{d\Phi}{dt}\right| = B\left|\dfrac{dS}{dt}\right|$$В интервале от 15 до 25 с площадь контура изменяется, поэтому возникает ЭДС индукции и через резистор течёт ток. Утверждение 3 верно.
В интервале от 30 до 40 с площадь изменяется с наибольшей скоростью. Поэтому ЭДС индукции и индукционный ток максимальны, а сила, необходимая для перемещения проводника, также максимальна. Утверждение 4 верно.
Гладкость рельсов не устраняет магнитное сопротивление движению проводника, поэтому утверждение 5 неверно. Утверждения 1 и 2 не соответствуют графику изменения площади.
Где здесь ошибаются
Считать, что на гладких рельсах сила для движения проводника всегда не нужна.
Связывать ЭДС с самой площадью контура, а не со скоростью её изменения.
Не учитывать, что максимальная сила сопротивления движению возникает при максимальной ЭДС индукции.