Переменный ток возбуждается в рамке, имеющей 200 витков. Площадь одного витка 300 см². Индукция магнитного поля 1,5·10^-2 Тл. Какова ЭДС индукции через 0,01 с после начала движения рамки из нейтрального положения, если амплитуда ЭДС равна 72 В?
Физика 11 класс Электромагнитная индукция переменный ток ЭДС индукции магнитное поле витки площадь витка амплитуда ЭДС физика 11 класс задачи по физике Новый
Для решения задачи нам нужно использовать закон Фарадея о электромагнитной индукции, который гласит, что ЭДС индукции (E) в замкнутом контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через этот контур.
Формула для ЭДС индукции записывается так:
E = -N * (dФ/dt)
где:
Магнитный поток (Ф) определяется как:
Ф = B * S
где:
Теперь найдем магнитный поток:
Ф = 1,5·10^-2 Тл * 0,03 м² = 4,5·10^-4 Вб.
Так как ЭДС индукции изменяется во времени, мы можем использовать амплитуду ЭДС, чтобы найти ЭДС в конкретный момент времени. В данном случае амплитуда ЭДС равна 72 В.
ЭДС индукции меняется по синусоидальному закону, поэтому можно записать:
E(t) = Emax * sin(ωt)
где:
Угловая частота (ω) связана с частотой (f) и определяется как:
ω = 2πf
Поскольку в задаче не указана частота, предположим, что рамка начинает движение из нейтрального положения, и мы можем использовать стандартное значение частоты для переменного тока, например, 50 Гц (что соответствует большинству бытовых сетей). Тогда:
ω = 2π * 50 ≈ 314,16 рад/с.
Теперь подставим значения в формулу для ЭДС:
E(0,01) = 72 * sin(314,16 * 0,01)
Вычислим аргумент синуса:
314,16 * 0,01 ≈ 3,1416.
Теперь найдем значение синуса:
sin(3,1416) ≈ 0.
Таким образом, ЭДС индукции через 0,01 с после начала движения рамки будет равна:
E(0,01) ≈ 72 * 0 = 0 В.
Итак, ответ: ЭДС индукции через 0,01 с равна 0 В.