К источнику тока с ЭДС \(\varepsilon\) и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением подключили реостат и резистор, как показано на принципиальной схеме, приведенной на рисунке. Реостат настроен на сопротивление, равное сопротивлению резистора. Проанализировав схему, определите изменение показаний идеального вольтметра при передвижении ползунка реостата влево. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

1) Идеальный вольтметр имеет сопротивление, стремящееся к бесконечности: \(R_V\rightarrow\infty\) 2) Общее сопротивление вольтметра стремится к бесконечности вне зависимости от сопротивления реостата: \(R=R_р+R_V\rightarrow\infty\) 3) Так как реостат с вольтметром подключены параллельно с резистором, то на них должно быть одинаковое напряжение. А ввиду стремления сопротивления вольтметра и реостата к бесконечности, мы понимаем,что сила тока через них стремится к нулю. \(U_R=U_{реостат}+I_2R_V=I_2R_р+I_2R_V=I_2(R_р+R_V);\\ R_р+R_V\rightarrow\infty\Rightarrow I_2\rightarrow 0\) 4) Значит вольтметр показывает всегда напряжение на резисторе, которое не меняется в процессе проведения опыта (при этом напряжение на реостате стремится к нулю). Ответ: вольтметр будет показывать всегда одно и то же значение. https://youtu.be/k-WMuV6pWm4

В магнитном поле, образованном постоянным магнитом, статично удерживается рамка, выводы которой подключены к источнику постоянного тока, как показано на рисунке. Опишите движение рамки относительно неподвижной оси OO' после того, как ее перестанут удерживать, при условии, что рамка будет испытывать небольшое сопротивление воздуха. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

1) Ток в рамке течет от «+» к «-» согласно рис. 1. 2) По правилу левой руки на левую и правую сторону рамки будут действовать силы Ампера, направленные согласно рис. 1. 3) На боковые стороны рамки сила Ампера практически не будет действовать, т.к. они почти параллельны линиям магнитной индукции. 4) \(F_{A1}\) и \(F_{A2}\) создают крутящий момент, поворачивающий рамку в сторону положения равновесия на рис. 2. 5) При прохождении положения равновесия, рамка по инерции продолжит своё движение, отклонится в противоположную сторону, опять возникнет вращающий момент в противоположном направлении и рамка начнет колебаться около положения равновесия. 6) Т.к. присутствует небольшая сила сопротивления воздуху, то колебания будут затухающими и в итоге рамка остановиться в положении на рис. 2, в котором силы ампера просто растягивают рамку. https://youtu.be/7NdHnZXpJ-Q

Электрическая цепь, состоящая из идеального источника тока с ЭДС \(\varepsilon\), двух последовательно соединенных одинаковых резисторов сопротивлением \(R\), катушки индуктивностью \(L\), амперметра и ключа \(K\), показана на рисунке 1. При размыкании ключа \(K\) в момент времени \(t=0\) регистрируемая амперметром сила тока плавно уменьшается до значения \(I_1\) c течением времени согласно графической зависимости, приведенной на рисунке 2. Определите значение \(I_1\) и объясните, почему произошло уменьшение силы тока. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Сила тока в начале: \(I_0=\frac{\varepsilon}{R}~(1)\) При размыкании ключа в катушке появляется ЭДС самоиндукции: \(\varepsilon_c=-LI'(t); I=\frac{\varepsilon+\varepsilon_c}{2R}\) Через длительное время \(\varepsilon_c=0\): \(I_1=\frac{\varepsilon}{2R}~(2)\Rightarrow\frac{I_1}{I_0}=\frac{\varepsilon}{2R}\cdot\frac{R}{\varepsilon}\Rightarrow I_1=\frac{I_0}{2}=\frac{8}{2}=4~А\) 1) До размыкания ключа ток через нижний резистор не шел, т.к. он подключен параллельно с проводником имеющим нулевое сопротивление. 2) Силу тока до размыкания найдем по формуле (1). 3) При размыкании ключа сопротивление цепи увеличивается до \(2R\), но ток снижаться скачкообразно не будет, т.к. по закону Фарадея в катушке с уменьшением силы тока возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающее ЭДС источника(согласно правилу Ленца). 4) Спустя длительное время, ЭДС самоиндукции уменьшится до нуля и установится сила тока \(I_1\), которая может быть найдена по формуле (2). 5) Используя (1) и (2), найдем \(I_1\). https://youtu.be/PyLMLv9bNWw

На рисунке представлена электрическая цепь, состоящая из катушки, закрепленной на горизонтальной поверхности, источника постоянного тока и ключа. Вблизи катушки на длинных нитях подвешено замкнутое кольцо, изготовленное из меди (см. рисунок). В начальный момент времени ключ был разомкнут. Опишите движение кольца при замыкании ключа. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

1) Не нарушая общности, направим ток в катушке и кольце согласно рис. 2) При замыкании ключа, возникнет ЭДС самоиндукции, препятствующая мгновенному росту силы тока, в итоге он будет расти постепенно, пока не установится до своего максимального значения. 3) С ростом силы тока, возникает возрастающая магнитная индукция, образованная током через катушку. 4) Магнитный поток, пронизывающий кольцо, при этом будет расти. 5) Согласно правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, препятствующий росту потока, что приведет к возникновению магнитного поля кольца, отталкивающегося от катушки. 6) Кольцо отклонится влево, но потом по мере стабилизации потока начнет отклоняться обратно к вертикальному состоянию. Однако колебания при этом долго длится не будут (если вообще будут), т.к. движение кольца связано с возникновением ЭДС индукции, препятствующему любым изменениям магнитного потока. https://youtu.be/ONlPUv74BUE

На рисунке ниже показана схема электрической цепи, состоящей из батарейки с внутренним сопротивлением \(r\), пружины жесткостью \(k\), которая соединена с батарейкой с помощью гибких легких проводов, и ключа К. Как изменится длина пружины спустя длительное время после замыкания ключа К? Ответ поясните, указав какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

1) При подключении пружины к источнику в ней возникает ЭДС самоиндукции, но спустя длительное время ток установится и ЭДС самоиндукции станет равным нулю. 2) В итоге по виткам катушки течет постоянный ток, причем ток в каждом витке сверху идет параллельно току в витке снизу. А т.к. параллельные проводники, по которым течет ток в одном направлении притягиваются, то витки будут притягиваться друг к другу. 3) Так как пружина сверху закреплена, то её нижняя часть поднимется вверх, и длина пружины в итоге уменьшится Ответ: уменьшится https://www.youtube.com/embed/n1_3ft5xkZw?start=6914