Тип 21 № 38855 
Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Электричество и магнетизм
i
Прямолинейный проводник с током и проводящая рамка лежат в плоскости, перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля. Опираясь на законы физики, укажите направление силы, действующей на рамку, когда величина магнитной индукции В уменьшается.
Решение. Прямоугольная рамка находится в двух магнитных полях — однородном магнитном поле с индукцией В и неоднородном магнитном поле, которое создано проводником с током.
При уменьшении магнитной индукции В уменьшается магнитный поток через рамку, в результате чего вследствие явления электромагнитной индукции в рамке возникает индукционный ток. По правилу Ленца при уменьшении магнитного потока индукционный ток имеет такое направление, что созданное им магнитное поле Вi препятствует его уменьшению, поэтому вектор Вi направлен от наблюдателя. По правилу правой руки индукционный ток в рамке направлен по часовой стрелке.
Однородное магнитное поле с индукцией В воздействует на каждую часть рамки силой Ампера, которая по правилу левой руки имеет направление от рамки, так как 
где 
Таким образом, силы Ампера, действующие на параллельные участки рамки, противоположно направлены и равны по модулю. Тогда равнодействующая этих сил, действующих на рамку, равна нулю.
Вектор магнитной индукции поля, созданного проводником с током в рамке, по правилу правой руки направлен к наблюдателю. На горизонтальные участки рамки силы Ампера равны, поскольку находятся на одинаковом расстоянии от проводника с током, а на вертикальные части рамки сила Ампера 
так как 
при этом магнитная индукция поля больше в области ближней к проводнику части рамки, чем в дальней, поэтому сила Ампера, действующая на ближнюю часть рамки больше. По правилу левой руки силы Ампера, действующие на части рамки, направлены перпендикулярно сторонам рамки, но имеют противоположное направление при действии на противоположные стороны рамки. Равнодействующая всех сил, действующих со стороны магнитного поля проводника с током на рамку, направлена вправо.
По принципу суперпозиции полей равнодействующая сил, действующих на рамку со стороны обоих магнитных полей, направлена вправо.
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае указано направление движения магнита) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае определено направление тока через катушку после замыкания ключа и направление индукции магнитного поля вблизи верхнего торца катушки с указанием на используемые правила, проведена аналогия с взаимодействием двух магнитов). | 3 |
| Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и тому подобное.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и тому подобное). И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | 2 |
| Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
