Якою є максимальна електродвигунна сила (ЕДС), яка виникає в прямокутній рамці зі сторонами 5 і 8 см при обертанні навколо вертикальної осі з періодом 0,02 с в однорідному магнітному полі індукцією 0,2 Тл, напрямленому перпендикулярно до осі обертання? Яка є залежність між ЕДС і часом?
Dasha
Для решения этой задачи, мы можем использовать закон электромагнитной индукции Фарадея. Согласно этому закону, электродвигунная сила (ЕДС) \( \varepsilon \) в рамке равна произведению индукции магнитного поля \( B \), площади петли \( A \) и скорости изменения магнитного потока \( \Phi \):
\[ \varepsilon = B \cdot A \cdot \frac{{d\Phi}}{{dt}} \]
Для данной задачи, площадь петли равна произведению длин сторон рамки:
\[ A = 5 \, \text{см} \times 8 \, \text{см} = 40 \, \text{см}^2 \]
Теперь мы можем рассчитать скорость изменения магнитного потока \( \frac{{d\Phi}}{{dt}} \). Магнитный поток \( \Phi \) через петлю равен произведению индукции магнитного поля и площади петли:
\[ \Phi = B \cdot A \]
Дано, что период обращения рамки вокруг вертикальной оси составляет 0,02 секунды. Так как период обращения является временем для одного полного оборота, то количество оборотов в единицу времени (частота) равно обратной величине периода:
\[ f = \frac{1}{T} = \frac{1}{0,02 \, \text{с}} = 50 \, \text{Гц} \]
Следовательно, скорость изменения магнитного потока равна произведению магнитного потока и частоты:
\[ \frac{{d\Phi}}{{dt}} = \Phi \cdot f \]
Теперь мы можем рассчитать значение магнитного потока \( \Phi \):
\[ \Phi = B \cdot A = 0,2 \, \text{Тл} \times 40 \, \text{см}^2 \]
Для использования единиц системы СИ, переведем площадь в квадратные метры:
\[ 40 \, \text{см}^2 = 40 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 \]
Теперь мы можем рассчитать ЕДС \( \varepsilon \):
\[ \varepsilon = B \cdot A \cdot \frac{{d\Phi}}{{dt}} = 0,2 \, \text{Тл} \times 40 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 \times \Phi \cdot f \]
Подставим значения и рассчитаем:
\[ \varepsilon = 0,2 \, \text{Тл} \times 40 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 \times 0,2 \, \text{Тл} \times 50 \, \text{Гц} \]
\[ \varepsilon = 0,0016 \, \text{В} \times 0,2 \times 50 \, \text{Гц} \]
\[ \varepsilon = 0,0016 \, \text{В} \times 10 \, \text{Гц} \]
\[ \varepsilon = 0,016 \, \text{В} \times 10 \, \text{Гц} \]
\[ \varepsilon = 0,16 \, \text{В} \times \text{Гц} \]
Таким образом, максимальная электродвигательная сила (ЕДС), которая возникает в прямоугольной рамке при заданных условиях, равна 0,16 В*Гц.
Относительно зависимости между ЕДС и временем, данный вопрос не имеет прямого отношения к решению задачи, поскольку он не предоставляет информации о временных изменениях магнитного потока или скорости вращения рамки. Если вы можете предоставить дополнительные данные или задать конкретный вопрос относительно этой зависимости, я с радостью помогу вам дальше.
\[ \varepsilon = B \cdot A \cdot \frac{{d\Phi}}{{dt}} \]
Для данной задачи, площадь петли равна произведению длин сторон рамки:
\[ A = 5 \, \text{см} \times 8 \, \text{см} = 40 \, \text{см}^2 \]
Теперь мы можем рассчитать скорость изменения магнитного потока \( \frac{{d\Phi}}{{dt}} \). Магнитный поток \( \Phi \) через петлю равен произведению индукции магнитного поля и площади петли:
\[ \Phi = B \cdot A \]
Дано, что период обращения рамки вокруг вертикальной оси составляет 0,02 секунды. Так как период обращения является временем для одного полного оборота, то количество оборотов в единицу времени (частота) равно обратной величине периода:
\[ f = \frac{1}{T} = \frac{1}{0,02 \, \text{с}} = 50 \, \text{Гц} \]
Следовательно, скорость изменения магнитного потока равна произведению магнитного потока и частоты:
\[ \frac{{d\Phi}}{{dt}} = \Phi \cdot f \]
Теперь мы можем рассчитать значение магнитного потока \( \Phi \):
\[ \Phi = B \cdot A = 0,2 \, \text{Тл} \times 40 \, \text{см}^2 \]
Для использования единиц системы СИ, переведем площадь в квадратные метры:
\[ 40 \, \text{см}^2 = 40 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 \]
Теперь мы можем рассчитать ЕДС \( \varepsilon \):
\[ \varepsilon = B \cdot A \cdot \frac{{d\Phi}}{{dt}} = 0,2 \, \text{Тл} \times 40 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 \times \Phi \cdot f \]
Подставим значения и рассчитаем:
\[ \varepsilon = 0,2 \, \text{Тл} \times 40 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 \times 0,2 \, \text{Тл} \times 50 \, \text{Гц} \]
\[ \varepsilon = 0,0016 \, \text{В} \times 0,2 \times 50 \, \text{Гц} \]
\[ \varepsilon = 0,0016 \, \text{В} \times 10 \, \text{Гц} \]
\[ \varepsilon = 0,016 \, \text{В} \times 10 \, \text{Гц} \]
\[ \varepsilon = 0,16 \, \text{В} \times \text{Гц} \]
Таким образом, максимальная электродвигательная сила (ЕДС), которая возникает в прямоугольной рамке при заданных условиях, равна 0,16 В*Гц.
Относительно зависимости между ЕДС и временем, данный вопрос не имеет прямого отношения к решению задачи, поскольку он не предоставляет информации о временных изменениях магнитного потока или скорости вращения рамки. Если вы можете предоставить дополнительные данные или задать конкретный вопрос относительно этой зависимости, я с радостью помогу вам дальше.
Знаешь ответ?