Каков будет эффект на магнитный поток через перпендикулярно расположенную рамку, если магнитная индукция уменьшится в пять раз, а площадь рамки увеличится вдвое?
Ябеда
Для решения данной задачи использовуем закон Фарадея для индукции электромагнитного индукционного эффекта:
\(\Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha)\),
где:
\(\Phi\) - магнитный поток через рамку,
\(B\) - магнитная индукция,
\(S\) - площадь рамки,
\(\alpha\) - угол между направлением магнитного поля и нормалью к площади рамки.
Из условия задачи у нас есть две изменяющиеся величины:
1) Магнитная индукция уменьшается в пять раз:
\(B_{\text{новое}} = \frac{B_{\text{старое}}}{5}\).
Обратим внимание, что мы делим исходную магнитную индукцию на 5, так как она уменьшилась.
2) Площадь рамки увеличивается вдвое:
\(S_{\text{новое}} = 2 \cdot S_{\text{старое}}\).
Обратим внимание, что мы умножаем исходную площадь на 2, так как она увеличилась.
Теперь рассмотрим каждое изменение отдельно.
1) Изменение магнитной индукции:
Магнитный поток \(\Phi_{\text{новый}}\) будет соответствовать новой магнитной индукции \(B_{\text{новое}}\) и старой площади рамки \(S_{\text{старое}}\):
\(\Phi_{\text{новый}} = B_{\text{новое}} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\).
2) Изменение площади рамки:
Магнитный поток \(\Phi_{\text{новый}}\) будет соответствовать старой магнитной индукции \(B_{\text{старое}}\) и новой площади рамки \(S_{\text{новое}}\):
\(\Phi_{\text{новый}} = B_{\text{старое}} \cdot S_{\text{новое}} \cdot \cos(\alpha)\).
Итак, имеем два значения нового магнитного потока \(\Phi_{\text{новый}}\) с разными изменениями.
Для ответа на вопрос о разнице этих потоков (\(\Delta \Phi\)) вычтем второе значение из первого:
\(\Delta \Phi = \Phi_{\text{новый}} - \Phi_{\text{новый}}\).
Подставим значения новой магнитной индукции и площади рамки в каждое уравнение и продолжим вычисления:
1) Изменение магнитной индукции:
\[\Phi_{\text{новый1}} = \left(\frac{B_{\text{старое}}}{5}\right) \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\].
2) Изменение площади рамки:
\[\Phi_{\text{новый2}} = B_{\text{старое}} \cdot \left(2 \cdot S_{\text{старое}}\right) \cdot \cos(\alpha)\].
Теперь выразим разницу потоков \(\Delta \Phi\) через данные уравнения:
\(\Delta \Phi = \Phi_{\text{новый1}} - \Phi_{\text{новый2}}\).
Подставим значения и выполним вычисления:
\(\Delta \Phi = \left(\frac{B_{\text{старое}}}{5}\right) \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha) - B_{\text{старое}} \cdot \left(2 \cdot S_{\text{старое}}\right) \cdot \cos(\alpha)\).
\(= -\frac{B_{\text{старое}}}{5} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha) - 2 \cdot B_{\text{старое}} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\).
\(= -\left(\frac{1}{5} + 2\right) \cdot B_{\text{старое}} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\).
\(= -\frac{11}{5} \cdot B_{\text{старое}} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\).
Итак, эффект на магнитный поток через перпендикулярно расположенную рамку будет составлять \(-\frac{11}{5}\) от исходного магнитного потока. Знак "-" указывает на уменьшение потока, а коэффициент \(\frac{11}{5}\) указывает на пропорциональное уменьшение потока при заданных изменениях магнитной индукции и площади рамки.
\(\Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha)\),
где:
\(\Phi\) - магнитный поток через рамку,
\(B\) - магнитная индукция,
\(S\) - площадь рамки,
\(\alpha\) - угол между направлением магнитного поля и нормалью к площади рамки.
Из условия задачи у нас есть две изменяющиеся величины:
1) Магнитная индукция уменьшается в пять раз:
\(B_{\text{новое}} = \frac{B_{\text{старое}}}{5}\).
Обратим внимание, что мы делим исходную магнитную индукцию на 5, так как она уменьшилась.
2) Площадь рамки увеличивается вдвое:
\(S_{\text{новое}} = 2 \cdot S_{\text{старое}}\).
Обратим внимание, что мы умножаем исходную площадь на 2, так как она увеличилась.
Теперь рассмотрим каждое изменение отдельно.
1) Изменение магнитной индукции:
Магнитный поток \(\Phi_{\text{новый}}\) будет соответствовать новой магнитной индукции \(B_{\text{новое}}\) и старой площади рамки \(S_{\text{старое}}\):
\(\Phi_{\text{новый}} = B_{\text{новое}} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\).
2) Изменение площади рамки:
Магнитный поток \(\Phi_{\text{новый}}\) будет соответствовать старой магнитной индукции \(B_{\text{старое}}\) и новой площади рамки \(S_{\text{новое}}\):
\(\Phi_{\text{новый}} = B_{\text{старое}} \cdot S_{\text{новое}} \cdot \cos(\alpha)\).
Итак, имеем два значения нового магнитного потока \(\Phi_{\text{новый}}\) с разными изменениями.
Для ответа на вопрос о разнице этих потоков (\(\Delta \Phi\)) вычтем второе значение из первого:
\(\Delta \Phi = \Phi_{\text{новый}} - \Phi_{\text{новый}}\).
Подставим значения новой магнитной индукции и площади рамки в каждое уравнение и продолжим вычисления:
1) Изменение магнитной индукции:
\[\Phi_{\text{новый1}} = \left(\frac{B_{\text{старое}}}{5}\right) \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\].
2) Изменение площади рамки:
\[\Phi_{\text{новый2}} = B_{\text{старое}} \cdot \left(2 \cdot S_{\text{старое}}\right) \cdot \cos(\alpha)\].
Теперь выразим разницу потоков \(\Delta \Phi\) через данные уравнения:
\(\Delta \Phi = \Phi_{\text{новый1}} - \Phi_{\text{новый2}}\).
Подставим значения и выполним вычисления:
\(\Delta \Phi = \left(\frac{B_{\text{старое}}}{5}\right) \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha) - B_{\text{старое}} \cdot \left(2 \cdot S_{\text{старое}}\right) \cdot \cos(\alpha)\).
\(= -\frac{B_{\text{старое}}}{5} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha) - 2 \cdot B_{\text{старое}} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\).
\(= -\left(\frac{1}{5} + 2\right) \cdot B_{\text{старое}} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\).
\(= -\frac{11}{5} \cdot B_{\text{старое}} \cdot S_{\text{старое}} \cdot \cos(\alpha)\).
Итак, эффект на магнитный поток через перпендикулярно расположенную рамку будет составлять \(-\frac{11}{5}\) от исходного магнитного потока. Знак "-" указывает на уменьшение потока, а коэффициент \(\frac{11}{5}\) указывает на пропорциональное уменьшение потока при заданных изменениях магнитной индукции и площади рамки.
Знаешь ответ?