Какое количество теплоты q выделилось в проводящем витке диаметром d = 12 см, сопротивление которого равно r = 4,2 Ом, когда он был выводим из магнитного поля с индукцией В = 0,50 Тл, перпендикулярного плоскости витка, в течение времени t = 0,50 с? При этом магнитный поток через виток убывает равномерно.
Pushok
Для решения этой задачи нам потребуются формулы, связанные с электромагнетизмом и законом Фарадея.
Первым делом, нам необходимо найти значение магнитного потока через виток. В условии сказано, что магнитный поток убывает равномерно. Так как индукция магнитного поля равна 0,50 Тл, принимаем, что начальное значение магнитного потока равняется 0,50 Тл.
Далее, используя формулу для магнитного потока через проводник:
где - площадь поперечного сечения проводника, а - угол между вектором магнитной индукции и нормалью к площади поперечного сечения, найдем значение площади поперечного сечения проводника .
Так как проводник представляет собой виток, а его диаметр равен 12 см, радиус будет равен . Площадь поперечного сечения витка вычисляется по формуле:
Затем мы можем использовать закон Фарадея, который утверждает, что ЭДС индукции, возникающая в проводнике, пропорциональна скорости изменения магнитного потока:
где - ЭДС индукции, - изменение магнитного потока через проводник, а - изменение времени.
Мы знаем, что магнитный поток меняется равномерно и со скоростью , где - начальное значение магнитного потока, которое мы нашли ранее, а - время изменения магнитного потока.
Подставим значение изменения потока и время в формулу Фарадея и найдем ЭДС индукции :
Теперь мы можем использовать закон Джоуля-Ленца, который утверждает, что выделившаяся теплота в проводнике пропорциональна сопротивлению проводника , квадрату индукции магнитного поля и квадрату времени :
где - выделившаяся теплота, - сила тока, протекающая через проводник.
Мы можем найти силу тока с помощью закона Ома:
где - сопротивление проводника.
Теперь, подставив значения в формулу для выделившейся теплоты , мы можем рассчитать количество теплоты, выделившейся в проводящем витке:
Таким образом, количество теплоты , выделившейся в проводящем витке, равно 0.119 Дж.
Первым делом, нам необходимо найти значение магнитного потока
Далее, используя формулу для магнитного потока через проводник:
где
Так как проводник представляет собой виток, а его диаметр равен 12 см, радиус будет равен
Затем мы можем использовать закон Фарадея, который утверждает, что ЭДС индукции, возникающая в проводнике, пропорциональна скорости изменения магнитного потока:
где
Мы знаем, что магнитный поток меняется равномерно и со скоростью
Подставим значение изменения потока и время в формулу Фарадея и найдем ЭДС индукции
Теперь мы можем использовать закон Джоуля-Ленца, который утверждает, что выделившаяся теплота
где
Мы можем найти силу тока
где
Теперь, подставив значения в формулу для выделившейся теплоты
Таким образом, количество теплоты
Знаешь ответ?