Какова ЭДС самоиндукции, возникшая в неподвижном соленоиде, если за время Delta*t = 0,5 с энергия магнитного поля уменьшилась в n = 9 раз, индуктивность соленоида L = 0,01 Гн, а первоначальная сила тока в нем I0 = 15A?

Физика 11 класс Электромагнитная индукция ЭДС самоиндукции неподвижный соленоид энергия магнитного поля индуктивность соленоида Сила тока физика 11 класс Новый

Чтобы найти ЭДС самоиндукции, возникающую в неподвижном соленоиде, нам нужно использовать несколько физических понятий и формул. Давайте разберем задачу шаг за шагом.

Шаг 1: Найдем первоначальную энергию магнитного поля.

Энергия магнитного поля (W) в индуктивности L с током I определяется формулой:

W = (1/2) * L * I^2

Подставим известные значения:

• L = 0,01 Гн
• I0 = 15 A

Тогда:

W0 = (1/2) * 0,01 * (15)^2 = (1/2) * 0,01 * 225 = 1,125 Дж.

Шаг 2: Найдем конечную энергию магнитного поля.

По условию задачи, энергия магнитного поля уменьшилась в n = 9 раз. Таким образом, конечная энергия W1 будет:

W1 = W0 / n = 1,125 Дж / 9 = 0,125 Дж.

Шаг 3: Найдем изменение энергии магнитного поля.

Изменение энергии магнитного поля (Delta W) можно найти как:

Delta W = W0 - W1 = 1,125 Дж - 0,125 Дж = 1 Дж.

Шаг 4: Найдем ЭДС самоиндукции.

Электродвижущая сила (ЭДС) самоиндукции (E) связана с изменением магнитной энергии и временем, за которое это изменение произошло:

E = -Delta W / Delta t.

Подставим известные значения:

• Delta W = 1 Дж
• Delta t = 0,5 с

Тогда:

E = -1 Дж / 0,5 с = -2 В.

Шаг 5: Интерпретация результата.

Знак минус в формуле указывает на направление ЭДС, которое противодействует изменению тока в цепи (это следует из закона Ленца). Однако, когда мы говорим о величине ЭДС, мы можем просто взять модуль:

E = 2 В.

Таким образом, ЭДС самоиндукции, возникшая в неподвижном соленоиде, составляет 2 В.