Квадратная проволочная рамка со стороной 10 см находится в однородном магнитном поле. Модуль вектора магнитной индукции В = 1 Тл. а) Сделайте в тетради схематический рисунок,…

Ниже подробное решение по заданиям a–в. Мы будем пользоваться тем, что площадь квадрата рамки S = a^2, где сторона a = 10 см = 0.10 м, и магнитный поток через плоскую рамку равен Φ = B · S · cos(φ), где φ — угол между направлением магнитной индукции B и нормалью к плоскости рамки (то есть сектор между B и перпендикуляром к рамке).

Дано: B = 1 Тл, a = 0.10 м, S = a^2 = 0.01 м^2.

a) Схема максимального магнитного потока и его значение

• Что означает максимум? Поток максимален, когда B перпендикулярен плоскости рамки, то есть совпадает с нормалью к плоскости. Тогда φ = 0° и cos(φ) = 1.
• Рисунок в тетради: квадрат рамки, над ним стрелка B, направление B совпадает с нормалью к рамке. Обозначьте φ = 0°, B и n параллельны.
• Значение потока: Φ_max = B · S · cos(0°) = 1 Тл × 0.01 м^2 × 1 = 0.01 Wb.
• Единицы: 0.01 Вебер (или 10 мВебер).

б) Схема случая с нулевым потоком

• Что означает ноль потока? Поток равен нулю, когда B полностью лежит в плоскости рамки, то есть перпендикуляр нормали к плоскости. φ = 90°, cos(φ) = 0.
• Рисунок в тетради: квадрат рамки, стрелка B лежит в самой плоскости рамки (перпендикулярно нормали не направлена вверх/вниз). Обозначьте φ = 90°.
• Значение потока: Φ = B · S · cos(90°) = 1 × 0.01 × 0 = 0 Вебер.

в) Угол между перпендикуляром к плоскости рамки и B при Φ = 5 мВб

• Пусть Φ = 5 мВб = 0.005 Вебер. Используем формулу Φ = B · S · cos(φ).
• Найдём cos(φ): cos(φ) = Φ / (B · S) = 0.005 / 0.01 = 0.5.
• Угол φ = arccos(0.5) = 60°.
• Ответ: угол между перпендикуляром к плоскости рамки и вектором B равен 60°. Примечание: угол между B и самой плоскостью рамки тогда равен 30° (поскольку дополняется до 90°).

Краткие выводы

• a) Максимум: φ = 0°, Φ = 0.01 Wb (10 мВб).
• b) Ноль потока: φ = 90°, Φ = 0 Wb.
• c) Для Φ = 5 мВб угол φ = 60° (между B и нормалью к рамке).