Какой будет заряд q, который протечет по рамке, если после отключения тока рамка будет повернута на 180° вокруг

Предмет вопроса: Момент силы на проводнике в магнитном поле

Объяснение:
Когда проводящая рамка с током находится в магнитном поле, на неё действует механический момент силы, который стремится повернуть рамку. Этот момент силы вычисляется по формуле М = Б * I * S * sin(φ), где Б - вектор магнитной индукции, I - сила тока, S - площадь проводника, φ - угол между векторами Б и S.

В данной задаче мы знаем значение момента силы М и силы тока I. Площадь рамки S можно найти, разделив момент силы на Б * I * sin(φ). Угол φ составляет 180° после поворота, поэтому sin(φ) = sin(180°) = 1.

Теперь мы можем найти площадь рамки, разделив момент силы М на Б * I:
S = М / (Б * I) = 1.5 Н⋅м / (Б * 0.5 А) = 3 / Б м^2.

Теперь, используя сопротивление рамки R и ток I, можем найти заряд q, протекший по рамке, по формуле q = I * R:
q = 0.5 А * 10 Ом = 5 Кл.

Совет:
Чтобы лучше понять эту тему, полезно ознакомиться с правилами правой руки для определения направления силы Лоренца и момента силы на проводнике в магнитном поле. Также полезно понять, как сила Лоренца влияет на поворот проводящей рамки.

Задача на проверку:
Пусть вектор магнитной индукции Б параллелен одной из сторон рамки, и рамка имеет форму квадрата со стороной 2 см. Сопротивление рамки R = 5 Ом, а ток через неё I = 1 А. Найдите момент силы, действующий на рамку, и заряд, который протечёт по рамке после поворота на угол 90° вокруг оси ОО1. Площадь квадрата равна?

Суть вопроса: Электромагнитные явления и законы

Инструкция: Для решения этой задачи мы будем использовать закон электродинамической индукции Фарадея. Этот закон гласит, что ЭДС индукции в замкнутом контуре равна изменению магнитного потока через этот контур. В данном случае, когда рамка поворачивается на 180° вокруг оси ОО1, магнитный поток через рамку меняется, что приводит к возникновению ЭДС в контуре рамки. Эта ЭДС вызывает протекание заряда q по рамке через сопротивление R.

Зная момент силы М, действующий на рамку, и ток I, протекающий по рамке, мы можем использовать соотношение для момента силы М и магнитного поля B в рамке, чтобы выразить магнитное поле:

М = B * A * I * sin(θ),

где B - магнитное поле, A - площадь контура, I - ток, θ - угол между вектором магнитной индукции и нормалью к контуру.

Мы также знаем, что магнитное поле B направлено параллельно плоскости рамки и перпендикулярно одной из ее сторон, поэтому угол между вектором магнитной индукции и нормалью к контуру равен 90°.

Подставляя известные значения в уравнение, получаем:

1.5 Н⋅м = B * A * 0.5 А * sin(90°).

Так как sin(90°) = 1, упрощаем уравнение:

1.5 Н⋅м = B * A * 0.5 А.

Теперь мы можем решить уравнение относительно магнитного поля B:

B = (1.5 Н⋅м) / (A * 0.5 А).

Известно, что магнитный поток Ф через прямоугольную петлю равен произведению магнитного поля B на площадь петли A:

Ф = B * A.

В итоге получаем:

Ф = (1.5 Н⋅м) / (0.5 А).

Из определения магнитного потока и закона электродинамической индукции Фарадея, заряд q, который протечет по рамке после поворота, равен модулю магнитного потока:

|q| = |Ф| = |(1.5 Н⋅м) / (0.5 А)|.

Таким образом, заряд q, который протечет по рамке, равен 3 Кулона.

Совет: Для лучшего понимания концепции магнитного поля и его взаимодействия с проводящими контурами впереди воспользуйтесь дополнительной литературой о законах электромагнетизма и примерами задач на эту тему. Разберитесь с определениями магнитного поля, магнитной индукции, электродинамической индукции и законами Фарадея и Ленца.

Дополнительное задание: Пусть момент силы М, действующий на рамку со стороны магнитного поля, изменяется до 3 Н·м, с определенным значением тока I = 0.8 А. Какой будет заряд q, протекающий по рамке после поворота на 180°? Заряд протекает по рамке сопротивлением R = 12 Ом.