Задачи › Вихревое электрическое поле, закон Фарадея

Площадь рамки

  1. Площадь рамки

    ЕГЭ 2014, 11 кл.
    3/10

    Проволочная рамка с сопротивлением \(R = 0{,}2\) Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией \(\vec B\). На рисунке изображено изменение проекции вектора \(\vec B\) на перпендикуляр к плоскости рамки с течением времени. За время \(t = 10\) с в рамке выделилось количество теплоты \(Q = 4{,}1\) мДж. Какова площадь рамки?

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(S \approx 3{,}1\cdot10^{-2}\) м\(^2\).

    Решение

    ЭДС индукции \(\mathcal{E} = S\left|\dfrac{\Delta B_n}{\Delta t}\right|\), ток \(I = \dfrac{\mathcal{E}}{R}\), количество теплоты за интервал \(\Delta t_i\): \(Q_i = \dfrac{\mathcal{E}_i^2}{R}\Delta t_i = \dfrac{S^2}{R}\left(\dfrac{\Delta B_n}{\Delta t}\right)_i^2\Delta t_i\).

    По графику: — участок \(a\!-\!b\) (\(0\)–\(4\) с): \(\Delta B_n = 1{,}2\) Тл, скорость изменения \(k_1 = 0{,}3\) Тл/с; — участок \(b\!-\!c\) (\(4\)–\(6\) с): \(\Delta B_n = 0\), индукционного тока нет; — участок \(c\!-\!d\) (\(6\)–\(10\) с): \(\Delta B_n = -1{,}4\) Тл, скорость изменения \(k_2 = 0{,}35\) Тл/с.

    Суммарное количество теплоты \(Q = \dfrac{S^2}{R}\left(k_1^2\cdot 4\ \text{с} + k_2^2\cdot 4\ \text{с}\right) = \dfrac{S^2}{R}(0{,}36 + 0{,}49)\ \text{Тл}^2/\text{с}\).

    Отсюда \(S^2 = \dfrac{QR}{0{,}85} = \dfrac{4{,}1\cdot10^{-3}\cdot 0{,}2}{0{,}85}\approx 9{,}6\cdot10^{-4}\) м\(^2\), \(S \approx 3{,}1\cdot10^{-2}\) м\(^2\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи