На рисунке 1 представлены схемы двух опытов: в первом случае магнит вносят в сплошное медное кольцо, а во втором случае выносят из сплошного фарфорового кольца. Выбери в предложенном перечне два правильных утверждения.

Анализ задачи:

Задание связано с электромагнитной индукцией. Нам нужно определить, какие утверждения верны, исходя из описания экспериментов и рисунка.

Эксперимент 1: Магнит вносят в сплошное медное кольцо.

Эксперимент 2: Магнит выносят из сплошного фарфорового кольца.

Основные принципы:

• Закон электромагнитной индукции Фарадея: При изменении магнитного потока через замкнутый контур в этом контуре возникает индукционный ток.
• Правило Ленца: Направление индукционного тока таково, что он порождает магнитное поле, противодействующее изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.
• Материал кольца: Медь — проводник, фарфор — диэлектрик.

Разбор утверждений:

Утверждение 1 (отмечено галочкой): Если вносить магнит в кольцо 1 южным полюсом, то индукционный ток поменяет своё направление на противоположное тому, что в опыте.

• Анализ: В первом опыте магнит вносится в медное кольцо. При внесении южного полюса, согласно правилу Ленца, возникнет индукционный ток, создающий магнитное поле, которое будет препятствовать внесению. Направление этого тока будет зависеть от направления внесения магнита. Если изменить полюс (например, вносить северный вместо южного) или направление движения (выносить вместо вносить), то направление индукционного тока изменится. Утверждение говорит о смене направления тока на противоположное при изменении полюса, что соответствует правилу Ленца.

Утверждение 2: Если вносить магнит в кольцо 2 северным полюсом, то индукционный ток не возникнет.

• Анализ: Во втором опыте используется фарфоровое кольцо. Фарфор — диэлектрик, то есть он плохо проводит электрический ток. Однако, закон Фарадея гласит, что индукционный ток возникает при изменении магнитного потока независимо от материала кольца (если оно является проводником или при определенных условиях). Если кольцо не является проводящим (как фарфор), то индукционного тока не возникнет. Утверждение верно, так как фарфор — диэлектрик.

Утверждение 3: Во втором опыте индукционный ток не возникнет, так как фарфоровое кольцо не является проводником.

• Анализ: Это утверждение прямо следует из физических свойств фарфора (диэлектрик) и закона электромагнитной индукции. Индукционный ток возникает только в проводящих средах.

Утверждение 4: Если выносить магнит из кольца 1, то направление индукционного тока будет совпадать с направлением тока при внесении магнита.

• Анализ: При вынесении магнита магнитный поток через кольцо уменьшается. Согласно правилу Ленца, направление индукционного тока будет таким, чтобы создать магнитное поле, усиливающее магнитный поток (т.е. противодействующее вынесению). Это направление будет противоположно направлению тока при внесении магнита. Поэтому утверждение неверно.

Утверждение 5: При внесении магнита в кольцо 1, индукционный ток будет создавать магнитное поле, направленное противоположно полю, который вносят.

• Анализ: Это прямое следствие правила Ленца. Индукционный ток создает поле, которое противодействует изменению потока, поэтому оно направлено против вносимого полюса.

Выбор двух правильных утверждений:

На основе анализа, правильными являются утверждения 3 и 5.

Утверждение 3: Во втором опыте индукционный ток не возникнет, так как фарфоровое кольцо не является проводником. (Это верно, так как для возникновения индукционного тока необходимо проводящее кольцо).

Утверждение 5: При внесении магнита в кольцо 1, индукционный ток будет создавать магнитное поле, направленное противоположно полю, который вносят. (Это также верно, согласно правилу Ленца).

Примечание: В исходном изображении отмечено первое утверждение. Если первое утверждение верно, то третье и пятое тоже должны быть верны, исходя из физических законов.

Пересмотрим утверждение 1:

Утверждение 1: Если вносить магнит в кольцо 1 южным полюсом, то индукционный ток поменяет своё направление на противоположное тому, что в опыте.

Это утверждение не совсем корректно сформулировано. Оно подразумевает, что есть некое