
Намагниченный стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из положения, изображённого на рисунке 1. Пролетая сквозь закреплённое проволочное кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила которого изменяется со временем так, как показано на рисунке 2.
Почему в момент времени t2 модуль силы тока в кольце больше, чем в момент времени t1? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. Влиянием тока в кольце на движение магнита пренебречь.
Решение. Первоначально магнит находился на достаточно большом расстоянии от кольца, поэтому магнитный поток через кольцо был пренебрежительно мал. Ток в кольце не возникал, сила тока Магнит двигался под действием силы тяжести с ускорением свободного падения.
Стержень создает вокруг себя неоднородное магнитное поле, при удалении от центра стрежня поле уменьшается. При движении стержня к кольцу магнитный поток Ф через кольцо будет увеличиваться, достигая максимума в момент, когда кольцо будет на уровне середины стержня, а затем начнет уменьшаться. По закону электромагнитной индукции значит, по кольцу будет течь индукционный ток, равный согласно закону Ома для участка цепи
где R — сопротивление кольца.
Пренебрегая влиянием тока в кольце на движение магнита, можем считать, что стержень падает равноускоренно с ускорением g, значит, скорость изменения магнитного потока будет увеличиваться. Момент времени t1 соответствует входу стержня в кольцо, а момент t2 — выходу, так как скорость в момент t2 больше, то и больше скорость изменения магнитного потока через кольцо, а, значит, больше ЭДС индукции и сила тока.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов | 3 |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не использованы 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 т.п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. 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 нём 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 |
PDF-версии: