На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведенному графику.
На основании этого графика выберите все верные утверждения о процессах, происходящих в катушках и сердечнике.
1) В промежутках 0−1с и 1−2с направления тока в правой катушке различны. 2) В промежутке времени 2−3с сила тока в левой катушке отлична от нуля. 3) Модуль силы тока в левой катушке в промежутке 1−2с больше, чем в промежутке 3−5с. 4) В промежутке 0−2с модуль магнитной индукции в сердечнике минимален. 5) В промежутке 1−2с сила тока в левой катушке равномерно увеличивается.
Правильный ответ
13
Решение
1) Верно. Из графика видно, что в промежутке 0−1с сила тока отрицательна, а в промежутке 1−2с — положительна. Знак силы тока указывает на ее направление. Следовательно, направления тока в правой катушке в этих промежутках противоположны.
2) Неверно. Сила тока в левой катушке является индукционной и возникает только при изменении магнитного потока через нее. Магнитный поток создается током в правой катушке и пропорционален ему (для железного сердечника — с учетом насыщения, но в основном пропорционально). В промежутке 2−3с ток в правой катушке постоянен (I=1А), следовательно, магнитный поток через сердечник постоянен, и ЭДС индукции в левой катушке равна нулю. Поэтому сила тока в левой катушке в этом промежутке равна нулю.
3) Верно. Сила индукционного тока в левой катушке пропорциональна скорости изменения магнитного потока, которая, в свою очередь, пропорциональна скорости изменения тока в правой катушке (dtdIпр) На участке 1−2с модуль скорости изменения тока равен 2−11−(−1)=2А/с На участке 3−5с модуль скорости изменения тока равен 5−30−1=0.5А/с Поскольку 2>0.5, модуль силы тока в левой катушке на участке 1−2с больше, чем на участке 3−5с.
4) Неверно. Магнитная индукция в сердечнике пропорциональна силе тока в правой катушке (в отсутствие насыщения). На промежутке 0−2с ток меняется от −1А до 1А, следовательно, магнитная индукция также меняется и не является постоянной минимальной величиной. Минимальное по модулю значение индукции наблюдается в момент t=1с, когда ток проходит через ноль.
5) Неверно. На участке 1−2с ток в правой катушке линейно возрастает dtdIпр=const Это означает, что магнитный поток через левую катушку изменяется с постоянной скоростью. Следовательно, ЭДС индукции в левой катушке постоянна. Если индуктивное сопротивление катушки постоянно, то и индукционный ток в ней будет постоянным, а не увеличивающимся.