ЗАДАЧА НА ТЕМУ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Рамка из провода сопротивлением R = 0,01 Ом равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,05 Тл. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции. Площадь рамки S = 100 см2. В начальный момент времени нормаль к плоскости рамки составляет угол α1 = 0 с направлением поля. Определите, какой заряд протечет через рамку за время ее поворота на угол: а) от α1 = 0 до α2 = 30; б) от α2 = 30 до α3 = 60; в) от α3 = 60 до α4 = 90.
Итак, заряд, протекший через рамку за время ее поворота на углы α1 = 0 до α2 = 30, α2 = 30 до α3 = 60 и α3 = 60 до α4 = 90 равен -67 Кл, -183 Кл и -250 Кл соответственно.
Для начала определим, как изменится магнитный поток через рамку при повороте на угол α.
Магнитный поток через рамку определяется как:
Φ = B S cos(α)
где B - индукция магнитного поля, S - площадь рамки, α - угол между нормалью к рамке и направлением магнитного поля.
Тогда изменение магнитного потока при повороте рамки с α1 до α2 будет равно:
ΔΦ = B S (cos(α1) - cos(α2))
Заряд, прошедший через рамку за время ее поворота на угол α, определяется как:
Q = -ΔΦ / R
где R - сопротивление рамки.
Тогда подставляем значения и рассчитываем заряд для каждого из углов α:
a) от α1 = 0 до α2 = 30:
ΔΦ = 0,05 100 (cos(0) - cos(30)) = 0,05 100 (1 - 0,866) = 0,05 100 0,134 = 0,67 Вб
Q = -0,67 / 0,01 = -67 Кл
б) от α2 = 30 до α3 = 60:
ΔΦ = 0,05 100 (cos(30) - cos(60)) = 0,05 100 (0,866 - 0,5) = 0,05 100 0,366 = 1,83 Вб
Q = -1,83 / 0,01 = -183 Кл
в) от α3 = 60 до α4 = 90:
ΔΦ = 0,05 100 (cos(60) - cos(90)) = 0,05 100 (0,5 - 0) = 2,5 Вб
Q = -2,5 / 0,01 = -250 Кл
Итак, заряд, протекший через рамку за время ее поворота на углы α1 = 0 до α2 = 30, α2 = 30 до α3 = 60 и α3 = 60 до α4 = 90 равен -67 Кл, -183 Кл и -250 Кл соответственно.