В однородном магнитном поле с индукцией 40 мТл находится плоский контур в виде кольца радиусом 5 см, изготовленный из тонкой проволоки. Сначала контур располагается так, что линии индукции магнитного поля перпендикулярны плоскости кольца. Затем кольцо поворачивают вокруг его диаметра на угол 120°. Найдите модуль изменения потока вектора магнитной индукции через кольцо при таком повороте. Ответ выразите в мкВб и округлите до целого числа.
Магнитный поток через рамку равен произведению площади рамки на величину вектора магнитной индукции и на косинус угла между перпендикуляром к рамке и направлением поля:
Найдем модуль изменения потока вектора магнитной индукции:
Ответ: 471.
Модуль изменения магнитного потока- это же разность между конечным и первоначальным значением?
Первоначально контур располагался перпендикулярно к линиям магнитной индукции, значит, косинус 90 градусов равен нулю, а не единице.
Когда контур располагался перпендикулярно к линиям магнитной индукции, угол между перпендикуляром к рамке и направлением поля был равен нулю.
Надо же от конечного значения отнимать первоначальное , а вы сделали наоборот
В задаче требуется найди модуль изменения потока.
Согласно физическому определению магнитный поток равен числу силовых линий, пронизывающих данный контур. Т.е. магнитный поток не может быть величиной отрицательной. Если развернуть контур на 180 градусов, то модуль изменения магнитного потока должен быть равен нулю, а при вашем подходе он получится равным удвоенному магнитному потоку.
Определение другое.
Учебник физики Г.Я. Мякишев, М.А. Петрова, 11 класс, "Дрофа", 2019. "Потоком вектора магнитной индукции Ф через плоскую поверхность площадью S называют величину, равную произведению векторов магнитной индукции В на площадь S и косинус угла между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности. Такое же определение в учебнике В.А. Касьянова, 11 класс, а так же Пинского А.А. и О.Ф. Кабардина, 10 класс.
Математическое определение потока через скалярное произведение векторов B и S даёт неопределенность в выборе направления нормали: мы можем направить её как в одну, так и в противоположную сторону. Представьте теперь, что я держу проволочный контур перпендикулярно силовым линиям поля, а затем незаметно для Вас поворачиваю его на 180° градусов и прошу Вас рассчитать магнитный поток в том и другом случае. Совершенно логично будет, если в том и другом случае Вы укажете одинаковые значения.
Если в пространстве задана система координат, определены направления векторов, записаны физические законы и с их помощью анализируется ход некоторого процесса, а вы, когда наблюдатель отвернулся, незаметно измените направление вертикальной оси на противоположное, то все те, кто из-за этого внезапно окажутся с ног на голове, схватят вас за руку.
Выбор системы координат не оказывает никакого объективного влияния на материальные тела, равно как и запись определений, формул, законов и любые другие бесконтактные формы действия.
Мы рассматриваем НЕЗАВИСИМЫЕ состояния физической системы, и должны руководствоваться правилом, которое позволяло бы ОДНОЗНАЧНО определять магнитный поток для каждого из них, НЕЗАВИСИМО от предыдущих состояний.
Сообщите, пожалуйста, со ссылкой на учебник определение магнитного потока, которым предлагаете пользоваться, и приведите, пожалуйста, ваше решение данной задачи.
С. В. Громов «Физика 10 класс» изд. «Просвещение», 2007. В § 88 автор определяет правило, согласно которому следует выбирать направление нормали к поверхности контура: «Для того чтобы магнитный поток Ф был положительным, направление обхода контура мы всегда будем выбирать таким образом, чтобы вектор нормали n оказывался сонаправленным с вектором внешнего магнитного поля B. Сделать это очень просто, так как направление обхода контура при этом всегда будет совпадать с направлением вращения рукоятки буравчика при его ввинчивании в сторону индукции магнитного поля».
Возможное решение. При повороте кольца выбираем нормаль n, имеющую компоненту сонаправленную с вектором B. Угол между n и B при этом будет равен не 120, а 60 градусам и модуль изменения магнитного потока 157 мкВб.
Это рассуждение неверно.
Направление обхода контура, а следовательно, и направление вектора нормали, задает знак ЭДС и силы тока. Но изменение направления обхода меняет знаки на противоположные. Поэтому выбранное однажды направление обхода контура (например, так, как советует С. В. Громов) нельзя произвольно менять по ходу решения задачи, анализируя длящийся во времени процесс.