Вопрос задан 20.02.2025 в 21:38. Предмет Физика. Спрашивает Чиряев Вася.

1. В катушке, содержащей 300 витков проволоки, в течении 6 мс происходит равномерное изменение магнитного потока.
А) На сколько и как изменился (увеличился или уменьшился) магнитный поток, пронизывающий катушку, если в ней возникла ЭДС индукци, равная 2 В?
Б) Определите начальное значение индукции магнитного поля, если ее конечное значение 10 мТл. Площадь поперечного сечения катушки 4 см2. Линии магнитной индукции перпендикулярны плоскости катушки.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Мартынюк Роман.

Для ответа на этот вопрос нужно воспользоваться основными законами электродинамики, в частности законом Фарадея о электромагнитной индукции и выражениями для магнитного потока.

Часть А. Как изменился магнитный поток в катушке, если в ней возникла ЭДС индукции 2 В?

ЭДС индукции, возникающая в катушке, связана с изменением магнитного потока через нее согласно закону Фарадея:

E=NΔΦΔt\mathcal{E} = -N \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}

где:

  • E\mathcal{E} — ЭДС индукции в катушке (2 В),
  • NN — количество витков в катушке (300 витков),
  • ΔΦ\Delta \Phi — изменение магнитного потока,
  • Δt\Delta t — время, за которое происходит изменение (6 мс = 0.006 с).

Подставим известные значения в формулу:

2=300ΔΦ0.0062 = -300 \frac{\Delta \Phi}{0.006}

Решаем это уравнение для ΔΦ\Delta \Phi:

ΔΦ=2×0.006300=0.012300=4×105Вб\Delta \Phi = -\frac{2 \times 0.006}{300} = -\frac{0.012}{300} = -4 \times 10^{-5} \, \text{Вб}

Знак минус в уравнении указывает, что поток изменяется в противоположную сторону. То есть магнитный поток через катушку уменьшился на 4×105Вб4 \times 10^{-5} \, \text{Вб}.

Часть Б. Начальное значение индукции магнитного поля

Для определения начального значения магнитной индукции B0B_0, нужно использовать формулу для магнитного потока через катушку:

Φ=BScosα\Phi = B \cdot S \cdot \cos \alpha

где:

  • BB — магнитная индукция,
  • SS — площадь поперечного сечения катушки (4 см² = 4×1044 \times 10^{-4} м²),
  • α\alpha — угол между линиями магнитного поля и нормалью к плоскости катушки (в данном случае α=0\alpha = 0^\circ, так как линии магнитного поля перпендикулярны плоскости катушки, т.е. cos0=1\cos 0^\circ = 1).

Таким образом, поток магнитного поля можно записать как:

Φ=BS\Phi = B \cdot S

Изменение магнитного потока ΔΦ\Delta \Phi равно разности между конечным и начальным магнитными потоками:

ΔΦ=BконSBначS\Delta \Phi = B_{\text{кон}} \cdot S - B_{\text{нач}} \cdot S

Подставим известные значения:

  • конечная индукция магнитного поля Bкон=10мТл=10×103ТлB_{\text{кон}} = 10 \, \text{мТл} = 10 \times 10^{-3} \, \text{Тл},
  • ΔΦ=4×105Вб\Delta \Phi = -4 \times 10^{-5} \, \text{Вб},
  • площадь поперечного сечения S=4×104м2S = 4 \times 10^{-4} \, \text{м}^2.

Подставим в уравнение:

4×105=10×1034×104Bнач4×104-4 \times 10^{-5} = 10 \times 10^{-3} \cdot 4 \times 10^{-4} - B_{\text{нач}} \cdot 4 \times 10^{-4}

Решим его:

4×105=4×1064×104Bнач-4 \times 10^{-5} = 4 \times 10^{-6} - 4 \times 10^{-4} \cdot B_{\text{нач}}

Теперь из этого уравнения находим начальное значение индукции магнитного поля BначB_{\text{нач}}:

4×104Bнач=4×106+4×105=4.4×1054 \times 10^{-4} \cdot B_{\text{нач}} = 4 \times 10^{-6} + 4 \times 10^{-5} = 4.4 \times 10^{-5} Bнач=4.4×1054×104=0.11Тл=110мТлB_{\text{нач}} = \frac{4.4 \times 10^{-5}}{4 \times 10^{-4}} = 0.11 \, \text{Тл} = 110 \, \text{мТл}

Ответ:

  • В катушке произошел уменьшение магнитного потока на 4×105Вб4 \times 10^{-5} \, \text{Вб}.
  • Начальное значение магнитной индукции было 110 мТл.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос