Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Рамка площадью S = 1 см², содержащая N = 200 витков провода, очень

Условие

Рамка площадью S = 1 см², содержащая N = 200 витков провода, очень быстро пролетает между полюсами электромагнита, создающего индукцию магнитного поля B = 1,5 Тл. Линии индукции магнитного поля направлены перпендикулярно плоскости рамки. Концы провода присоединены к электрической цепи, в которой последовательно соединены идеальный диод, пропускающий ток только в одном направлении, резистор сопротивлением R = 10 кОм и конденсатор емкостью C = 10 мкФ. До какого напряжения в результате зарядится конденсатор?

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Во время пролета рамки между полюсами электромагнита магнитный поток через обмотку сначала очень быстро возрастает от нуля до максимальной величины, равной Φmах=BNS=1,5⋅200⋅10−4=0,03Вб,\Phi_mах = BNS = 1,5 \cdot 200 \cdot 10^{-4} = 0,03Вб, а затем столь же быстро убывает до нуля.2. По закону электромагнитной индукции во время изменения магнитного потока в рамке возникает ЭДС индукции: E=−ΔΦΔt,\mathcal{E} = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} , которая имеет разный знак при нарастании и убывании магнитного потока.3. Из-за наличия диода в цепи ток через нее будет идти только в одном из этих двух случаев, который мы и будем рассматривать.4. Поскольку напряжение на выводах обмотки очень быстро нарастает до некоторого максимального значения, а затем также быстро убывает, то конденсатор не успеет зарядиться до упомянутого максимального напряжения. Поэтому при расчете силы тока в цепи можно пренебречь напряжением на конденсаторе и считать, что по закону Ома для полной цепи сила тока равна: I=ΔQΔt=ER=1R⋅ΔΦΔt,I = \frac{\Delta Q}{\Delta t} = \frac{\mathcal{E}}{R} = \frac{1}{R} \cdot \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} , где Q — заряд конденсатора, связанный с напряжением на нем соотношением Q=CUQ = CU

Осталось ещё 1 шаг

  1. Таким образом, приращение заряда за малый…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Электродинамика (расчетная задача высокого уровня)»