Условие
11.1.9. Квадратный замкнутый виток проволоки, длина стороны которого
Решение
1. Общие закономерности
Длина всего провода квадратного контура равна
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
Магнитный поток меняется, а ток течет только на двух этапах движения:
- Вход в поле: передняя сторона рамки заходит в зазор. Это длится до тех пор, пока рамка не зайдет в поле целиком. Время этого этапа
. - 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
Здесь этапы выделения тепла другие:
- Проход передней стороны: передняя сторона рамки проходит через зазор от начала до конца. Время этапа
. - 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
Общее время выделения тепла
Суммарная выделившаяся энергия: