Медное кольцо площадью 0,08м2 и сопротивлением 4мОм помещено нормально в магнитное поле. Индукция поля равномерно убывает со скоростью 0,01Тл/с. Какое количество теплоты (мкДж) выделится в кольце за 0,1c?
Для расчета количества выделенной теплоты в кольце воспользуемся формулой: [ Q = I^2 R t, ] где ( I ) - ток в кольце, ( R ) - сопротивление кольца, ( t ) - время.
Найдем ток, протекающий через кольцо. По закону Фарадея, ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока: [ \varepsilon = -\frac{d\Phi}{dt}, ] где ( \varepsilon ) - ЭДС индукции, ( \Phi ) - магнитный поток, ( t ) - время.
Магнитный поток через площадь кольца: [ \Phi = B \cdot S, ] где ( B ) - индукция магнитного поля, ( S ) - площадь кольца.
Для расчета количества выделенной теплоты в кольце воспользуемся формулой:
[ Q = I^2 R t, ]
где ( I ) - ток в кольце, ( R ) - сопротивление кольца, ( t ) - время.
Найдем ток, протекающий через кольцо. По закону Фарадея, ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока:
[ \varepsilon = -\frac{d\Phi}{dt}, ]
где ( \varepsilon ) - ЭДС индукции, ( \Phi ) - магнитный поток, ( t ) - время.
Магнитный поток через площадь кольца:
[ \Phi = B \cdot S, ]
где ( B ) - индукция магнитного поля, ( S ) - площадь кольца.
Тогда ЭДС индукции:
[ \varepsilon = - \frac{d(B \cdot S)}{dt} = -S \frac{dB}{dt} = -0,08 \cdot 0,01 = -0,0008 \, \text{В}. ]
Ток в кольце:
[ I = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{0,0008}{0,004} = 0,2 \, \text{А}. ]
Теперь можем найти количество выделенной теплоты:
[ Q = I^2 \cdot R \cdot t = 0,2^2 \cdot 4 \cdot 0,1 = 0,16 \, \text{мкДж}. ]
Таким образом, в кольце выделится 0,16 мкДж теплоты за 0,1 с.