ЭДС индукции, наводимая в контуре

Здесь рассмотрены задачи, от простых до сложных, на расчет возникающей в контуре ЭДС индукции при изменении потока. Потребуется знание производной, в том числе производной сложной функции.

Задача 1. За время $t=5$ мс в соленоиде, содержащем $N=500$ витков, магнитный поток равномерно убывает от $\Phi_1=7$ мВб до значения $\Phi_2=3$ мВб. Найти величину ЭДС индукции в соленоиде.

$E=\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}N=\frac{\Phi _2-\Phi _1}{\Delta t}N=\frac{4\cdot10^{-3}\cdot500}{5\cdot10^{-3}}=400$

Ответ: 400 В.

Задача 2. Соленоид, состоящий из $N=80$ витков и имеющий диаметр $d=8$ см, находится в однородном магнитном поле, индукция которого $B=0,06$ Тл. Соленоид поворачивают на угол $\beta=180^{\circ}$ в течение $t=0,2$ с. Найти среднее значение ЭДС индукции соленоида, если его ось до и после поворота параллельна линиям магнитной индукции.

Изменение потока вызывает появление ЭДС индукции. При повороте на $\beta=180^{\circ}$ поток меняется на $-2\Phi_{max}=-2BS$ .

$E=\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}N=\frac{\Phi _2-\Phi _1}{\Delta t}N=\frac{-2BS }{\Delta t}N =-\frac{2B\pi d^2 }{4\Delta t}N =-\frac{B N \pi d^2 }{2\Delta t} =-\frac{0,06\cdot80\cdot \pi \cdot0,08^2}{2\cdot0,2}=0,24$

Ответ: 0,24 В.

Задача 3. Контур площадью $S=10^{-2}$ м $^2$ расположен перпендикулярно к линиям магнитной индукции. Магнитная индукция однородного магнитного поля изменяется по закону $B=(2+5t^2)\cdot10^{-2}$ . Определить зависимость магнитного потока и ЭДС индукции от времени. Определить мгновенное значение потока и ЭДС индукции в конце пятой секунды.

$\Phi(t)=BS=(2+5t^2)\cdot10^{-4}$

$E=\frac{d\Phi}{d t}=S\cdot((2+5t^2)\cdot10^{-2})'=10^{-2}S\cdot10t=10^{-4}\cdot10t=10^{-3}t$

$\Phi_5=(2+5\cdot25)\cdot10^{-4}=127\cdot10^{-4}$

$E_5=5\cdot10^{-3}$

Ответ: $\Phi(t)=(2+5t^2)\cdot10^{-4}$ , $E=10^{-4}\cdot10t=10^{-3}t$ , $\Phi_5=1,27\cdot10^{-2}$ Вб, $E_5=5\cdot10^{-3}$ В.

Задача 4. Кольцевой виток находится в переменном магнитном поле, индукция которого изменяется по закону $B=B_m\sin{\omega t}$ и перпендикулярна плоскости витка. Виток, не перекрещивая, превратили в восьмерку, составленную из двух разных колец. Во сколько раз при этом изменилась амплитуда тока в витке? Индуктивностью витка пренебречь.

Поток в данном случае изменяется в связи с изменением площади. Посмотрим, как изменилась площадь. Первоначально площадь витка равна $S_1=\pi R^2$ , длина витка $L=2 \pi R$ . После изменения формы, так как колец два, то длина каждого из них $l=\pi R=2 \pi r$ . То есть $r=\frac{R}{2}$ . Тогда площадь такого витка

$S_2=\pi r^2=\pi \frac{R^2}{4}=\frac{S_1}{4}$

Так как витка два, то их площадь суммарно равна $2S_2=\frac{S_1}{2}$ , следовательно, первоначальная площадь изменилась вдвое, и поток тогда тоже изменился вдвое. Следовательно, вдвое меньше станет ЭДС индукции и вдвое меньше станет ток.

Ответ: в два раза меньше.

Задача 5. Квадратную рамку из проводника вращают равномерно в перпендикулярном оси рамки переменном магнитном поле, изменяющемся по закону $B=0,05\sin{\pi t}$ . Сторона рамки $d=20$ см. В начальный момент времени угол между плоскостью рамки и направлением индукции магнитного поля $\alpha=90^{\circ}$ , угловая скорость вращения рамки $\pi$ рад/с. Найти зависимость ЭДС индукции, которая возникает в рамке, от времени.

Сначала рамка ориентирована перпендикулярно полю, и поток максимален. Следовательно, изменение площади начнется с максимального значения – а это значит, по закону косинуса. Тогда площадь рамки

$S=S_m\cos(\omega t)=d^2\cos(\pi t)$

Поток через рамку будет равен

$\Phi=BS= d^2\cdot 0,05\sin{\pi t}\cos(\pi t)=0,025d^2\sin{2\pi t}$

Определяем ЭДС:

$E=\frac{d\Phi}{d t}=0,025d^2\cdot2\pi\cos{2\pi t}=10^{-3}\cdot2\pi\cos{2\pi t}$

Ответ: $E=10^{-3}\cdot2\pi\cos{2\pi t}$ .

Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
« Июн
1	2	3	4	5	6	7
8	9	10	11	12	13	14
15	16	17	18	19	20	21
22	23	24	25	26	27	28
29	30	31

ЭДС индукции, наводимая в контуре

Для вас другие записи этой рубрики:

Добавить комментарий Отменить ответ

Поиск

ПОСЛЕДНИЕ КОММЕНТАРИИ

Рекомендую

Рубрики

Центр обучения Фоксфорд

Облако меток

Подписка

Введите Ваши данные:

Последние записи

Архивы

Центр обучения Фоксфорд

Облако меток

Подписка

Введите Ваши данные:

Последние записи

Архивы

Автор сайта

Авторские права

Календарь