Какова максимальная эдс индукции εmax в рамке, если ее площадь равна s = 50 см2, а количество витков n = 100, а также она равномерно вращается в однородном магнитном поле (b = 40 мтл), при условии, что ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции, а скорость вращения рамки составляет n = 960 об/мин?
Maksim
Для решения этой задачи воспользуемся формулой для электродвижущей силы (ЭДС) индукции, которая выглядит так:
\(\varepsilon = -n \cdot \frac{{d\Phi}}{{dt}}\),
где \(\varepsilon\) - ЭДС индукции, \(n\) - число витков, \(\frac{{d\Phi}}{{dt}}\) - производная магнитного потока по времени.
Для начала найдем изменение магнитного потока \(\Delta\Phi\) через рамку. Магнитный поток через один виток обычно задается формулой:
\(\Phi = B \cdot A\),
где \(B\) - магнитная индукция, \(A\) - площадь рамки.
Так как витков у нас 100, то изменение магнитного потока будет:
\(\Delta\Phi = B \cdot A \cdot n\).
Теперь найдем скорость вращения рамки в радианах в секунду. Для этого нужно знать, что одна оборотная минута (об/мин) равна \(\frac{{2\pi}}{{60}}\) рад/с. Поэтому скорость вращения будет:
\(\omega = \frac{{n \cdot 2\pi}}{{60}}\).
Далее выразим производную магнитного потока по времени через скорость вращения:
\(\frac{{d\Phi}}{{dt}} = \frac{{d(B \cdot A \cdot n)}}{{dt}} = B \cdot A \cdot \frac{{dn}}{{dt}}\).
У нас дана только скорость вращения рамки \(n\), а не его производная, но можно воспользоваться следующим фактом: поскольку рамка вращается равномерно, то \(\frac{{dn}}{{dt}} = 0\). Это означает, что скорость вращения не меняется со временем, и, следовательно, производная равна нулю.
Теперь вставляем все известные значения в формулу для ЭДС индукции:
\(\varepsilon = -n \cdot \frac{{d\Phi}}{{dt}} = -n \cdot B \cdot A \cdot \frac{{dn}}{{dt}} = -n \cdot B \cdot A \cdot 0 = 0\).
Таким образом, максимальная электродвижущая сила (ЭДС) индукции в данной задаче равна нулю.
\(\varepsilon = -n \cdot \frac{{d\Phi}}{{dt}}\),
где \(\varepsilon\) - ЭДС индукции, \(n\) - число витков, \(\frac{{d\Phi}}{{dt}}\) - производная магнитного потока по времени.
Для начала найдем изменение магнитного потока \(\Delta\Phi\) через рамку. Магнитный поток через один виток обычно задается формулой:
\(\Phi = B \cdot A\),
где \(B\) - магнитная индукция, \(A\) - площадь рамки.
Так как витков у нас 100, то изменение магнитного потока будет:
\(\Delta\Phi = B \cdot A \cdot n\).
Теперь найдем скорость вращения рамки в радианах в секунду. Для этого нужно знать, что одна оборотная минута (об/мин) равна \(\frac{{2\pi}}{{60}}\) рад/с. Поэтому скорость вращения будет:
\(\omega = \frac{{n \cdot 2\pi}}{{60}}\).
Далее выразим производную магнитного потока по времени через скорость вращения:
\(\frac{{d\Phi}}{{dt}} = \frac{{d(B \cdot A \cdot n)}}{{dt}} = B \cdot A \cdot \frac{{dn}}{{dt}}\).
У нас дана только скорость вращения рамки \(n\), а не его производная, но можно воспользоваться следующим фактом: поскольку рамка вращается равномерно, то \(\frac{{dn}}{{dt}} = 0\). Это означает, что скорость вращения не меняется со временем, и, следовательно, производная равна нулю.
Теперь вставляем все известные значения в формулу для ЭДС индукции:
\(\varepsilon = -n \cdot \frac{{d\Phi}}{{dt}} = -n \cdot B \cdot A \cdot \frac{{dn}}{{dt}} = -n \cdot B \cdot A \cdot 0 = 0\).
Таким образом, максимальная электродвижущая сила (ЭДС) индукции в данной задаче равна нулю.
Знаешь ответ?