Медный диск радиусом 12 см помещен в однородное магнитное поле, индукция которого равна 0.1 Тл. Диск может вращаться вокруг оси, проходящей через его центр и параллельной линиям магнитного поля. С помощью прижимных контактов по радиусу диска пропускают ток силой 0.5 А. Определить (в мДж) работу, совершаемую при одном повороте диска.
Для определения работы, совершаемой при одном повороте диска, мы можем использовать формулу:
(W = q \cdot B \cdot A \cdot \sin(\theta)),
где: (W) - работа, (q) - заряд, (B) - индукция магнитного поля, (A) - площадь контура, (\theta) - угол между нормалью к площади контура и направлением магнитного поля.
Заряд, перемещаемый в единицу времени, равен (dq = I \cdot dt) (где (I) - сила тока), а площадь контура равна (S = \pi r^2), где (r = 12 \, см = 0.12 \, м).
Таким образом, работу, совершаемую при одном повороте диска, можно выразить следующим образом:
(W = \int q \cdot B \cdot dS = \int (I \cdot dt) \cdot B \cdot S \cdot \sin(\theta) = I \cdot B \cdot \pi r^2 \cdot \sin(\theta) \int dt = I \cdot B \cdot \pi r^2 \cdot \sin(\theta) \cdot t),
где (t) - время для одного поворота диска.
Мы знаем, что (t = \cfrac{2\pi}{\omega}), где (\omega) - угловая скорость вращения диска.
Таким образом, работа, совершаемая при одном повороте диска, равна:
(W = I \cdot B \cdot \pi r^2 \cdot \sin(\theta) \cdot \cfrac{2\pi}{\omega} = 0.5 \cdot 0.1 \cdot \pi \cdot (0.12)^2 \cdot 1 \cdot 2\pi \approx 0.0011 \, мДж).
Ответ: работа, совершаемая при одном повороте диска, равна примерно 0.0011 мДж.
Для определения работы, совершаемой при одном повороте диска, мы можем использовать формулу:
(W = q \cdot B \cdot A \cdot \sin(\theta)),
где:
(W) - работа,
(q) - заряд,
(B) - индукция магнитного поля,
(A) - площадь контура,
(\theta) - угол между нормалью к площади контура и направлением магнитного поля.
Заряд, перемещаемый в единицу времени, равен (dq = I \cdot dt) (где (I) - сила тока), а площадь контура равна (S = \pi r^2), где (r = 12 \, см = 0.12 \, м).
Таким образом, работу, совершаемую при одном повороте диска, можно выразить следующим образом:
(W = \int q \cdot B \cdot dS = \int (I \cdot dt) \cdot B \cdot S \cdot \sin(\theta) = I \cdot B \cdot \pi r^2 \cdot \sin(\theta) \int dt = I \cdot B \cdot \pi r^2 \cdot \sin(\theta) \cdot t),
где (t) - время для одного поворота диска.
Мы знаем, что (t = \cfrac{2\pi}{\omega}), где (\omega) - угловая скорость вращения диска.
Таким образом, работа, совершаемая при одном повороте диска, равна:
(W = I \cdot B \cdot \pi r^2 \cdot \sin(\theta) \cdot \cfrac{2\pi}{\omega} = 0.5 \cdot 0.1 \cdot \pi \cdot (0.12)^2 \cdot 1 \cdot 2\pi \approx 0.0011 \, мДж).
Ответ: работа, совершаемая при одном повороте диска, равна примерно 0.0011 мДж.