10. Используя катушку, замкнутую на амперметр, и полосовой магнит, ученик изучал явление электромагнитной индукции. На рисунке представлены результаты опыта для случая внесения магнита в катушку (1), для случая покоящегося магнита (2) и для случая вынесения магнита из катушки (3). Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующих экспериментальным наблюдениям. Укажите их номера.

Решение:

Проанализируем результаты опыта, представленные на рисунках:

• Рисунок 1: Внесение магнита в катушку. Наблюдается отклонение стрелки амперметра, что свидетельствует о возникновении индукционного тока.
• Рисунок 2: Покоящийся магнит. Стрелка амперметра не отклоняется. Индукционный ток не возникает.
• Рисунок 3: Вынесение магнита из катушки. Наблюдается отклонение стрелки амперметра в противоположную сторону по сравнению с рисунком 1, что свидетельствует о возникновении индукционного тока другого направления.

Теперь оценим предложенные утверждения:

1. Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки. Этот опыт не позволяет сделать такой вывод, так как геометрические размеры катушки не менялись.
2. Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку. В опыте 1 (внесение) и 3 (вынесение) ток возникает, когда магнит движется относительно катушки, то есть магнитный поток изменяется. Скорость изменения потока влияет на величину индукционного тока (чем быстрее движение, тем больше ток). В опыте 2 (покой) ток не возникает, так как поток не меняется. Это утверждение соответствует наблюдениям.
3. В постоянном магнитном поле индукционный ток в катушке не возникает. В опыте 2, хотя магнитное поле постоянно, но оно не меняет своего потока через катушку (так как нет движения), поэтому ток не возникает. Однако, если бы мы двигали катушку в постоянном магнитном поле, поток бы тоже менялся, и ток возник бы. Более точное утверждение было бы: «Индукционный ток возникает при изменении магнитного потока». Но данное утверждение в контексте опыта 2 верно.
4. Направление индукционного тока зависит от того, вносят магнит в катушку или выносят из неё. Рисунок 1 (внесение) и Рисунок 3 (вынесение) показывают отклонение стрелки амперметра в разные стороны, что подтверждает изменение направления индукционного тока. Это утверждение соответствует наблюдениям.
5. Величина индукционного тока зависит от магнитных свойств магнита. Этот опыт не позволяет сделать такой вывод, так как магнит используется один и тот же.

Таким образом, два утверждения, соответствующие экспериментальным наблюдениям:

• 2) Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку.
• 4) Направление индукционного тока зависит от того, вносят магнит в катушку или выносят из неё.

Хотя утверждение 3 тоже верно в контексте опыта 2, утверждения 2 и 4 наиболее полно отражают наблюдаемые явления изменения величины и направления тока при изменении магнитного потока.

Ответ: 2, 4