TREŚĆ:

Zadanie 9.

Kwadratową ramkę o polu powierzchni $S=0,01{\text{m}}^2$ wykonano z cienkiego drutu miedzianego. Tę ramkę umieszczono początkowo w płaszczyźnie prostopadłej do linii jednorodnego pola magnetycznego o indukcji $B=1,0\text{mT}$ i zamocowano tak, że mogła się obracać. Kąt obrotu od położenia początkowego oznaczymy jako $\alpha$.

Sytuację ilustrują rysunek 1. i rysunek 2.

Ramkę wprawiono w ruch obrotowy ze stałą prędkością kątową $\omega =20\frac{\text{rad}}{\text{s}}$.

Gdy ramka obracała się od położenia $\alpha =0^{\circ }$ do położenia $\alpha =2^{\circ }$, to średnia wartość siły elektromotorycznej SEM indukującej się w ramce wynosiła ${\epsilon }_1$ (zobacz rysunek 3.). 

Natomiast gdy ramka obracała się od położenia $\alpha =43^{\circ }$ do położenia $\alpha =45^{\circ }$, to średnia wartość siły elektromotorycznej SEM indukującej się w ramce wynosiła ${\epsilon }_2$ (zobacz rysunek 4.).

Zadanie 9.1.

Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A, B albo C i jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Relacja między SEM indukującymi się podczas obrotu o kąt $\Delta \alpha =2^{\circ }$ w obu opisanych i zilustrowanych na rysunkach 3. oraz 4. sytuacjach jest następująca:

A.	${\epsilon }_1={\epsilon }_2$	ponieważ	1.	w obu sytuacjach kąt zmienił się o tę samą wartość $\Delta \alpha =2^{\circ }$.
B.	${\epsilon }_1>{\epsilon }_2$		2.	zmiana strumienia indukcji pola magnetycznego jest większa w sytuacji zilustrowanej na rysunku 4.
C.	${\epsilon }_1<{\epsilon }_2$		3.	strumień indukcji pola magnetycznego jest większy w sytuacji zilustrowanej na rysunku 3.

 

---

ROZWIĄZANIE:

 Uzasadnienie: 

Wiemy, że indukowane SEM możemy obliczyć korzystając z prawa indukcji Faradaya:

PRAWO INDUKCJI FARADAYA Korzystając, z prawa indukcji elektromagnetycznej Faradaya, SEM indukowane w obwodzie możemy opisać zależnością: $\mathcal{E}=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$ gdzie: $\mathcal{E}$ - siła elektromotoryczna wyindukowana w obwodzie, $\Delta \Phi$ - zmiana strumienia indukcji magnetycznej, $\Delta t$ - czas, w jakim badamy strumień indukcji magnetycznej.

Wiemy, że w obu przypadkach ramka obraca się o ten sam kąt i obraca się ze stałą szybkością kątową, więc w obu sytuacjach obrót trwa tyle samo. W związku z tym,