The solution at revision #20372 of , by Valter. This is not the current version.

Условие

11.1.9. Квадратный замкнутый виток проволоки, длина стороны которого , а сопротивление единицы длины , проходит с постоянной скоростью зазор электромагнита. Магнитное поле в зазоре однородное, его индукция равна . Считая поле вне этого зазора равным нулю, определите энергию, превратившуюся в тепло, для случаев, когда протяженность зазора в направлении движения витка меньше и больше , а в перпендикулярном направлении — больше .

К задаче $11.1.9$
К задаче

Решение

Квадратный виток проволоки движущийся через магнитное поле $ \vec{B} $
Квадратный виток проволоки движущийся через магнитное поле

1. Общие закономерности
Длина всего провода квадратного контура равна . Следовательно, полное сопротивление витка:

При пересечении любой из сторон рамки границы магнитного поля (когда одна сторона внутри поля, а противоположная — снаружи) магнитный поток через рамку изменяется. В контуре возникает ЭДС индукции:

По закону Ома возникающий индукционный ток течет по всему замкнутому контуру:

Тепловая мощность, выделяющаяся во всей рамке во время изменения потока, равна:

2. Случай (зазор шире рамки)
Магнитный поток меняется, а ток течет только на двух этапах движения:

  1. Вход в поле: передняя сторона рамки заходит в зазор. Это длится до тех пор, пока рамка не зайдет в поле целиком. Время этого этапа .
  2. Выход из поля: передняя сторона покидает зазор, а задняя еще находится внутри. Время этого этапа .

Во время движения рамки полностью внутри поля магнитный поток постоянен, тока нет, тепло не выделяется.
Общее время выделения тепла .
Суммарная выделившаяся энергия:

3. Случай (зазор уже рамки)
Здесь этапы выделения тепла другие:

  1. Проход передней стороны: передняя сторона рамки проходит через зазор от начала до конца. Время этапа .
  2. Проход задней стороны: задняя сторона рамки проходит через зазор. Время этапа .

Когда зазор находится между передней и задней сторонами (обе вертикальные стороны вне поля), поток через рамку постоянен и равен . Тока в этот момент нет.
Общее время выделения тепла .
Суммарная выделившаяся энергия:

Ответ

при
при