Тяжелая квадратная проволочная рамка с длиной стороны 10 см и сопротивлением 2 Ом свободно висит на горизонтальной оси, проходящей через одну из сторон рамки. В пространстве вокруг рамки создано однородное магнитное поле с индукцией 0,08 Тл, линии которого направлены горизонтально и перпендикулярны оси подвеса рамки. Рамку выводят из положения = весия, отклонив ее на угол 30° от вертикали. Какой заряд протекает через рамку в процессе ее поворота из начального положения в конечное? Ответ выразите в мкКл, округлив до целого числа.
💡 Пошаговый разбор и решение:
Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС индукции определяется выражением:
$\mathcalE_и = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$
где $\Phi$ — поток магнитного поля через замкнутый контур.
Поскольку ось вращения рамок перпендикулярна вектору магнитной индукции, магнитный поток изменяется со временем по закону:
$\Phi ( t ) =BS \cos ( альфа )$
где $альфа$ — угол между нормалью к контуру и вектором индукции магнитного поля, S — площадь контура. В процессе поворота величина магнитного потока изменится от $Ba ^2$ до $Ba ^2 \cos альфа$
Сила тока — величина, равная отношению количества заряда, прошедшего через некоторую поверхность за время $\Delta t$ к величине этого промежутка времени. С другой стороны сила тока может быть найдена из закона Ома:
$I= $\frac{Q}{\Delta t}$ = \frac{\mathcalE}{R}$
Отсюда заряд, который протек через рамку в процессе поворота, равен:
$Q= $\frac{\mathcalE \Delta t}{R}$ = $\frac{\Delta \Phi}{R}$ = $\frac{Ba ^2 ( 1 - \cos альфа )}{R}$ = \frac{0,08 \cdot 0,1 ^2 \cdot ( 1 - \cos 30 ^{\circ} )}{2} \approx 54 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл = 54мкКл$ $Q= $\frac{\mathcalE \Delta t}{R}$ = $\frac{\Delta \Phi}{R}$ = $\frac{Ba ^2 ( 1 - \cos альфа )}{R}$ =$
$= \frac{0,08 \cdot 0,1 ^2 \cdot ( 1 - \cos 30 ^{\circ} )}{2} \approx 54 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл = 54мкКл$ $Q= $\frac{\mathcalE \Delta t}{R}$ = $\frac{\Delta \Phi}{R}$ = $\frac{Ba ^2 ( 1 - \cos альфа )}{R}$ =$
$= \frac{0,08 \cdot 0,1 ^2 \cdot ( 1 - \cos 30 ^{\circ} )}{2} \approx 54 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл =$
$= 54мкКл$
Ответ: 54.
$\mathcalE_и = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$
где $\Phi$ — поток магнитного поля через замкнутый контур.
Поскольку ось вращения рамок перпендикулярна вектору магнитной индукции, магнитный поток изменяется со временем по закону:
$\Phi ( t ) =BS \cos ( альфа )$
где $альфа$ — угол между нормалью к контуру и вектором индукции магнитного поля, S — площадь контура. В процессе поворота величина магнитного потока изменится от $Ba ^2$ до $Ba ^2 \cos альфа$
Сила тока — величина, равная отношению количества заряда, прошедшего через некоторую поверхность за время $\Delta t$ к величине этого промежутка времени. С другой стороны сила тока может быть найдена из закона Ома:
$I= $\frac{Q}{\Delta t}$ = \frac{\mathcalE}{R}$
Отсюда заряд, который протек через рамку в процессе поворота, равен:
$Q= $\frac{\mathcalE \Delta t}{R}$ = $\frac{\Delta \Phi}{R}$ = $\frac{Ba ^2 ( 1 - \cos альфа )}{R}$ = \frac{0,08 \cdot 0,1 ^2 \cdot ( 1 - \cos 30 ^{\circ} )}{2} \approx 54 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл = 54мкКл$ $Q= $\frac{\mathcalE \Delta t}{R}$ = $\frac{\Delta \Phi}{R}$ = $\frac{Ba ^2 ( 1 - \cos альфа )}{R}$ =$
$= \frac{0,08 \cdot 0,1 ^2 \cdot ( 1 - \cos 30 ^{\circ} )}{2} \approx 54 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл = 54мкКл$ $Q= $\frac{\mathcalE \Delta t}{R}$ = $\frac{\Delta \Phi}{R}$ = $\frac{Ba ^2 ( 1 - \cos альфа )}{R}$ =$
$= \frac{0,08 \cdot 0,1 ^2 \cdot ( 1 - \cos 30 ^{\circ} )}{2} \approx 54 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл =$
$= 54мкКл$
Ответ: 54.
Правильный ответ:
54
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 106862 • Задание №17
Для постановки опытов по наблюдению фотоэффекта использовали пластину из металла с работой выхода 3,0 эВ. Эту ...
ID 168148 • Задание №20
Тело движется вдоль оси ОХ. Проекция на эту ось равнодействующей всех сил, приложенных к телу, равна 3 Н. В та...
🔗 Другие задания линии №12 по предмету Физика:
ID 105650
При проведении опытов по изучению электромагнитной индукции измеряют изменение магнитного поток...
ID 105651
Линии индукции однородного магнитного поля пронизывают рамку площадью 0,5 м2 под углом 30° к ее...
ID 105652
[рис.] На рисунке приведен график зависимости модуля индукции B магнитного поля от времени t. В...
ID 105653
В опыте по наблюдению электромагнитной индукции квадратная рамка из одного витка тонкого провод...
ID 105654
По проволочной катушке протекает постоянный электрический ток силой 2 А. При этом поток вектора...