جواب تمرین صفحه ۹۰ فیزیک (2) - تجربی

بازگشت به صفحه کتاب

فیزیک (2) - تجربی

فیزیک (2) - تجربی | 3ـ8 قانون القای الکترومغناطیسی فاراده

صفحه ۹۰
سؤال 1

۱ـ میدان مغناطیسی بین قطب‌های آهنربای الکتریکی شکل روبه‌رو که بر سطح حلقه عمود است با زمان تغییر می‌کند و در مدت 0/45s از 0/28T، روی به بالا، به 0/17T، رو به پایین می‌رسد. در این مدت،

الف) نیروی محرکهٔ القایی متوسط در حلقه را به‌دست آورید.

ب) اگر مقاومت حلقه \(10\,\Omega\) باشد، جریان القایی متوسط در حلقه را پیدا کنید.

شکل سؤال 1
پاسخ

پاسخ: الف) نیم‌خط عمود بر سطح حلقه را به سمت بالا (همسو با میدان اولیه) در نظر می‌گیریم. با توجه به داده‌های مسئله داریم:

\(N = 1\)، \(A = 100\,\text{cm}^2 = 1/0\times10^{-2}\,\text{m}^2\)، \(\Delta t = 0/45\,\text{s}\)

در ابتدا میدان \(B_1 = +0/28\,\text{T}\) (رو به بالا) و زاویهٔ آن با نیم‌خط عمود \(\theta_1 = 0^\circ\) است. در پایان میدان \(B_2 = 0/17\,\text{T}\) رو به پایین است، یعنی \(B_2 = -0/17\,\text{T}\) و زاویهٔ آن با نیم‌خط عمود \(\theta_2 = 180^\circ\) است. بنابراین:

\[\Phi_1 = B_1 A\cos\theta_1 = (0/28\,\text{T})(1/0\times10^{-2}\,\text{m}^2)(\cos 0^\circ) = 2/8\times10^{-3}\,\text{Wb}\]

\[\Phi_2 = B_2 A\cos\theta_2 = (0/17\,\text{T})(1/0\times10^{-2}\,\text{m}^2)(\cos 180^\circ) = -1/7\times10^{-3}\,\text{Wb}\]

به این ترتیب، تغییر شار مغناطیسی برابر است با:

\[\Delta\Phi = \Phi_2 - \Phi_1 = (-1/7\times10^{-3}\,\text{Wb}) - (2/8\times10^{-3}\,\text{Wb}) = -4/5\times10^{-3}\,\text{Wb}\]

با قرار دادن این مقدار در رابطهٔ 3_6 داریم:

\[\mathcal{E}_{av} = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t} = -(1)\frac{-4/5\times10^{-3}\,\text{Wb}}{0/45\,\text{s}} = 1/0\times10^{-2}\,\text{V}\]

ب) با توجه به رابطهٔ 3_7، جریان القایی متوسط در حلقه برابر است با:

\[I_{av} = \frac{\mathcal{E}_{av}}{R} = \frac{1/0\times10^{-2}\,\text{V}}{10\,\Omega} = 1/0\times10^{-3}\,\text{A} = 1/0\,\text{mA}\]

فعالیت‌های این فصل
همه فعالیت‌های «جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم» اینجاست.

تمرین ۳ ـ ۵

|

صفحه ۹۰
در حال مشاهده
صفحه ۹۰