Какова индукция магнитного поля, если проволочная рамка, содержащая 120 витков и охватывающая площадь 80 см2, помещена в однородное магнитное поле, перпендикулярное к её плоскости? При повороте рамки на 1/3 оборота за 0,20 с в ней наводится средняя ЭДС 80 мВ.

Физика 11 класс Электромагнитная индукция индукция магнитного поля проволочная рамка 120 витков площадь 80 см² однородное магнитное поле перпендикулярно плоскости поворот рамки 1/3 оборота 0,20 с средняя ЭДС 80 мВ физика 11 класс Новый

Давайте решим задачу о нахождении индукции магнитного поля, используя закон электромагнитной индукции. Для этого нам нужно воспользоваться формулой, которая связывает среднюю ЭДС индукции, изменение магнитного потока и число витков в рамке.

Шаг 1: Запишем закон электромагнитной индукции:

-E = N * (ΔΦ / Δt)

Где:

• E - средняя ЭДС индукции (в нашем случае 80 мВ или 0,08 В),
• N - число витков (в данной задаче N = 120),
• ΔΦ - изменение магнитного потока,
• Δt - время, за которое произошло изменение потока (0,20 с).

Шаг 2: Для нахождения изменения магнитного потока ΔΦ, мы сначала определим магнитный поток в начальном и конечном состояниях. Начальный магнитный поток (Φ1) можно выразить как:

Φ1 = B * S

Где:

• B - индукция магнитного поля, которую мы ищем,
• S - площадь рамки (80 см², что равняется 80 * 10^-4 м²).

Шаг 3: После поворота рамки на 120 градусов, угол между вектором магнитной индукции и нормалью к рамке составляет 60 градусов. Тогда конечный магнитный поток (Φ2) будет равен:

Φ2 = B * S * cos(60°) = B * S * 0,5.

Шаг 4: Теперь найдем изменение магнитного потока:

ΔΦ = Φ2 - Φ1 = (B * S * 0,5) - (B * S) = -0,5 * B * S.

Шаг 5: Подставим это значение в уравнение для ЭДС:

-E = N * (ΔΦ / Δt) => -E = N * (-0,5 * B * S / Δt).

Шаг 6: Перепишем уравнение для нахождения B:

B = (2 * E * Δt) / (N * S).

Шаг 7: Подставим известные значения в формулу:

• E = 0,08 В,
• Δt = 0,20 с,
• N = 120,
• S = 80 * 10^-4 м².

Теперь подставим и посчитаем:

B = (2 * 0,08 В * 0,20 с) / (120 * 80 * 10^-4 м²).

После расчетов получаем:

B ≈ 33,3 мТл.

Таким образом, индукция магнитного поля составляет приблизительно 33,3 мТл.