Какой заряд Q пройдет через виток радиусом r = 5 см и сопротивлением R = 0,02 Ом, находящийся в однородном магнитном поле (В = 0,3 Тл), если плоскость витка составляет угол j = 40° с линиями индукции, когда магнитное поле будет выключено?

Физика 11 класс Электромагнитная индукция заряд Q виток радиусом r сопротивление R магнитное поле угол j индукция физика 11 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон Фарадея об электромагнитной индукции и закон Ома. Давайте разберем шаги подробно.

Шаг 1: Определение изменения магнитного потока

Изменение магнитного потока через виток можно определить по формуле:

Ф = B * S * cos(j),

где:

• B - магнитная индукция (в Теслах),
• S - площадь витка (в квадратных метрах),
• j - угол между нормалью к витку и направлением магнитного поля (в радианах).

Площадь витка (S) можно найти по формуле для площади круга:

S = π * r²,

где r - радиус витка в метрах. В нашем случае r = 5 см = 0,05 м.

Теперь подставим значения:

S = π * (0,05)² ≈ 7,85 * 10^(-3) м².

Теперь можем найти начальный магнитный поток (Ф₁) при включенном магнитном поле:

Ф₁ = B * S * cos(j),

где B = 0,3 Тл, S ≈ 7,85 * 10^(-3) м² и j = 40° (нужно перевести в радианы: j = 40° * π/180 ≈ 0,698 рад).

Теперь подставим значения:

Ф₁ = 0,3 * 7,85 * 10^(-3) * cos(0,698) ≈ 0,3 * 7,85 * 10^(-3) * 0,766 ≈ 0,000059 мВб.

Когда магнитное поле выключается, магнитный поток становится равным нулю (Ф₂ = 0). Таким образом, изменение магнитного потока (ΔФ) будет:

ΔФ = Ф₂ - Ф₁ = 0 - 0,000059 = -0,000059 мВб.

Шаг 2: Определение ЭДС индукции

По закону Фарадея, ЭДС индукции (ε) равна скорости изменения магнитного потока:

ε = -ΔФ/Δt.

Поскольку время Δt не указано, мы можем оставить ЭДС в зависимости от изменения потока.

Шаг 3: Рассчет тока в цепи

По закону Ома, ток (I) в цепи можно определить как:

I = ε/R.

Подставим значение сопротивления R = 0,02 Ом:

I = ε/0,02.

Шаг 4: Определение заряда Q

Заряд (Q), прошедший через виток, можно определить по формуле:

Q = I * Δt.

Однако, поскольку у нас нет значения Δt, мы можем выразить Q через ЭДС и сопротивление:

Q = (ε * Δt) / R.

Таким образом, заряд Q будет зависеть от времени, в течение которого происходит изменение магнитного потока. Если мы знаем это время, мы можем подставить его в уравнение и найти заряд.

В итоге, ответ на вопрос о том, какой заряд пройдет через виток, зависит от времени Δt, в течение которого магнитное поле выключается, и ЭДС индукции, которая также зависит от изменения магнитного потока.