Задание 14

Электродинамика: анализ процессов (изменение величин) · 75 заданий

Задание №14
№14
Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника постоянного напряжения и реостата. Катушка № 2 помещена внутрь катушки № 1 и замкнут…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
По гладким параллельным горизонтальным проводящим рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Образовавшийся к…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
Две маленькие закреплённые бусинки, расположенные в точках А и В, несут на себе заряды + q > 0 и - 2 q соответственно (см. рисунок). Из приведённого н…
Взаимодействие зарядов
Задание №14
№14
На рисунке приведён график зависимости силы тока I от времени t в колебательном контуре, образованном конденсатором и катушкой, индуктивность которой…
Колебательный контур
Задание №14
№14
Проволочная рамка площадью 60 см² помещена в однородное магнитное поле так, что плоскость рамки перпендикулярна вектору индукции B. Проекция B_n индук…
Закон электромагнитной индукции Фарадея
Задание №14
№14
От деревянного кольца №1 отодвигают южный полюс полосового магнита, а от медного кольца №2 — северный полюс такого же магнита (см. рис.). Из приведённ…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
От деревянного кольца №1 отодвигают южный полюс полосового магнита, а от медного кольца №2 — северный полюс такого же магнита (см. рис.). Из приведённ…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
Незаряженное металлическое тело, продольное сечение которого показано на рисунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью E. Из приве…
Проводники в электростатическом поле
Задание №14
№14
Проволочная рамка площадью 60 см² помещена в однородное магнитное поле так, что плоскость рамки перпендикулярна вектору индукции B. Проекция B_n индук…
Поток вектора магнитной индукции
Задание №14
№14
На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведённому графику. Н…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
Незаряженное металлическое тело, продольное сечение которого показано на рисунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью Е. Из приве…
Проводники в электростатическом поле
Задание №14
№14
На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведённому графику. Н…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции

Задание №14 — Закон электромагнитной индукции

Проволочная рамка площадью 50 см² помещена в однородное магнитное поле так, что плоскость рамки перпендикулярна вектору индукции $\overset{\rightarrow}{B} .$ Проекция B_n индукции магнитного поля на нормаль к плоскости рамки изменяется во времени t согласно графику на рисунке.

Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения о процессах, происходящих в рамке.

1) Направления индукционного тока в рамке в промежутках времени от 0 до 2 мс и от 5 до 8 мс совпадают.
2) Модуль изменения магнитного потока в рамке минимален в промежутке времени от 2 до 4 мс.
3) Модуль ЭДС индукции, возникающей в рамке в промежутке времени от 5 до 8 мс, равен 4 В.
4) ЭДС индукции в рамке отлична от 0 только в промежутках времени от 0 до 2 мс и от 5 до 8 мс.
5) Модуль силы индукционного тока в рамке максимален в промежутке времени от 0 до 2 мс.

Правильный ответ

Пояснение

Дано: S = 50 см² = 5·10⁻³ м²; график B_n(t): 0–2 мс — рост от −2 до 2 Тл; 2–4 мс — убывание от 2 до −1 Тл; 4–5 мс — постоянное значение −1 Тл; 5–8 мс — рост от −1 до 3 Тл

Найти: номера верных утверждений - ?

Решение:
Плоскость рамки перпендикулярна вектору индукции, поэтому магнитный поток $\Phi = B_{n} S ,$ а по закону электромагнитной индукции Фарадея
$\left| \varepsilon \right| = \frac{\left| \Delta \Phi \right|}{\Delta t} = S \left| \frac{\Delta B_{n}}{\Delta t} \right|$
Посчитаем по графику для каждого участка:
0–2 мс: $\left| \Delta B_{n} \right| = 4 Тл ,$ $\left| \varepsilon \right| = 5 \cdot 10^{- 3} \cdot \frac{4}{2 \cdot 10^{- 3}} = 10 В ;$
2–4 мс: $\left| \Delta B_{n} \right| = 3 Тл ,$ $\left| \varepsilon \right| = 5 \cdot 10^{- 3} \cdot \frac{3}{2 \cdot 10^{- 3}} = 7{,}5 В ;$
4–5 мс: $B_{n} = const ,$ $\left| \varepsilon \right| = 0 ;$
5–8 мс: $\left| \Delta B_{n} \right| = 4 Тл ,$ $\left| \varepsilon \right| = 5 \cdot 10^{- 3} \cdot \frac{4}{3 \cdot 10^{- 3}} \approx 6{,}7 В .$

1) На обоих участках поток возрастает, поэтому по правилу Ленца индукционный ток течёт в одну и ту же сторону — верно.
2) Модуль изменения потока $\left| \Delta \Phi \right| = S \left| \Delta B_{n} \right| :$ 0,02 Вб (0–2 мс), 0,015 Вб (2–4 мс), 0 (4–5 мс), 0,02 Вб (5–8 мс). Минимален он на участке 4–5 мс, а не 2–4 мс — неверно.
3) На участке 5–8 мс $\left| \varepsilon \right| \approx 6{,}7 В ,$ а не 4 В — неверно.
4) ЭДС индукции отлична от нуля и на участке 2–4 мс — неверно.
5) Сила индукционного тока $I = \frac{\left| \varepsilon \right|}{R} ;$ сопротивление рамки постоянно, а модуль ЭДС максимален (10 В) именно на участке 0–2 мс — верно.

Ответ: 15

Источник: ФИПИ