Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Цилиндрическая катушка длиной l = 15 см, состоящая из N = 2000 витков

Условие

Рисунок к задаче

Цилиндрическая катушка длиной l = 15 см, состоящая из N = 2000 витков тонкого провода, равномерно намотанного на каркас, имеет сопротивление R = 100 Ом и площадь каждого витка S = 1 см². Концы обмотки соединены накоротко. Катушка движется вдоль своей оси со скоростью υ = 1 м/с и попадает в область с однородным магнитным полем с индукцией B = 1,8 Тл, линии которой направлены под углом α = 60º к оси катушки (см. рис.). Какой заряд ΔQ протечет через обмотку катушки спустя время T = 0,1 с после попадания переднего торца катушки в область с магнитным полем?

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея при изменении магнитного потока Φ через сечение катушки в ней возникает ЭДС индукции, модуль которой равен E=ΔФΔt,\mathcal{E}= \frac{\Delta Ф}{\Delta t} , и в замкнутой цепи сопротивлением R, содержащей катушку, течет ток, равный по закону Ома I=ER=1R⋅ΔФΔtI= \frac{\mathcal{E}}{R} = \frac{1}{R} \cdot \frac{\Delta Ф}{\Delta t} Поскольку ток в цепи связан с протекающим по ней зарядом соотношением I=ΔQΔt,I= \frac{\Delta Q}{\Delta t} , то из написанных уравнений следует, что полный заряд, протекший по цепи, равен ΔQ=1R⋅ΔΦ\Delta Q= \frac{1}{R} \cdot \Delta \Phi (эту формулу можно применять для решения задачи и сразу, без вывода).Поток магнитной индукции B через один виток площадью S равен ΔФ1=BScos⁡альфа,\Delta Ф_1 = BS \cos альфа , где альфа — угол между нормалью к плоскости витка, совпадающей по направлению с осью катушки, и вектором B⃗\vec{B} Полное число витков катушки, которые окажутся в области с магнитным полем через время T, равно произведению числа витков, приходящихся на единицу длины катушки, на расстояние, на которое конец катушки «погрузится» в область с полем: ΔN=NlvT\Delta N= \frac{N}{l} v T При этом vT=1м/с⋅0,1с=0,1м=10см<l=15см,v T=1м/с \cdot 0,1с=0,1м=10см < l=15см, так что еще не вся катушка оказалась в поле.

Осталось ещё 1 шаг

  1. Таким образом, Ф= Ф_1 · N= BSN v T/l альфа…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Электродинамика (расчетная задача высокого»