В замкнутую накоротко катушку из медной проволоки вводят магнит, создающий внутри ее поле...

0 голосов
334 просмотров

В замкнутую накоротко катушку из медной проволоки вводят магнит, создающий внутри ее поле В = 10 -2 Тл. Определите заряд q, протекающий при этом через катушку. Радиус витка катушки r = 10 см, площадь поперечного сечения проволоки S = 0,1 мм2


Физика (66 баллов) | 334 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов
Правильный ответ

Будем пренебрегать сопротивлением замыкающего провода по сравнению с сопротивлением катушки, которое составляет NR, где N - число витков, R - сопротивление витка.

Эквивалентной схемой в данной ситуации будет параллельно соединенные идеальный соленоид и резистор с сопротивлением NR. Тогда согласно закону электромагнитной индукции

\mathcal{E} = -\Delta \Phi/\Delta t

Где Ф - магнитный поток внешнего магнитного поля сквозь катушку. 

По закону сохранения энергии, вся совершенная внешней силой работа уйдет в тепловую энергию, выделяющуюся на сопротивлении катушки. Будем считать, что введение магнита происходит достаточно медленно, настолько, что индукционный ток затухает гораздо быстрее, чем растет магнитный поток, тогда и для элементарной работы поля можно записать

\displaystyle
|\mathcal{E}|\Delta q = \mathcal{E}^2\Delta t/(NR) \\
NR\Delta q = |\mathcal{E}\Delta t| = \Delta \Phi\\\\
NR q = (\Phi-0) = NB\Sigma

где Σ - площадь одного витка катушки. Воспользуемся формулой для сопротивления витка через удельное сопротивление:

\displaystyle
R q = B\Sigma\\
q = \frac{B\Sigma}{R} = B \frac{\pi r^2}{\rho 2\pi r/S} = \frac{BSr}{2\rho} \approx 0.003

Примерно 3 милликулона





(57.6k баллов)