25

Решение: Заряд на конденсаторе в кольце

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Магнитное поле и индукция
ПовышеннаяФИПИ71DCC4Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 4 шага
Условие

Кольцо диаметром $D = 11\ \text{см}$ из тонкой медной проволоки и конденсатор с электрической ёмкостью $C = 2{,}5\ \text{мкФ}$ соединены параллельно. Кольцо помещается в однородное магнитное поле, равномерно изменяющееся со скоростью $\dfrac{\Delta B}{\Delta t} = 2\ \text{Тл/с}$. Вектор индукции магнитного поля направлен вдоль оси кольца. Найдите заряд, образующийся на конденсаторе.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

Поскольку вектор магнитной индукции направлен вдоль оси кольца, он перпендикулярен плоскости кольца. Поэтому магнитный поток через кольцо равен произведению индукции на площадь кольца.

$$\Phi = BS$$
2

Площадь кольца выражаем через его диаметр. Переведём диаметр в единицы СИ: $D = 0{,}11\ \text{м}$.

$$S = \frac{\pi D^2}{4} = \frac{\pi(0{,}11)^2}{4} \approx 9{,}50 \cdot 10^{-3}\ \text{м}^2$$
3

По закону электромагнитной индукции модуль ЭДС индукции равен скорости изменения магнитного потока.

$$\mathcal{E} = \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} = S\frac{\Delta B}{\Delta t} \approx 9{,}50 \cdot 10^{-3} \cdot 2 \approx 1{,}90 \cdot 10^{-2}\ \text{В}$$

Так как кольцо и конденсатор соединены параллельно, напряжение на конденсаторе равно ЭДС индукции. Заряд конденсатора определяем по формуле $q = CU$.

$$q = C\mathcal{E} = 2{,}5 \cdot 10^{-6} \cdot 1{,}90 \cdot 10^{-2} \approx 4{,}75 \cdot 10^{-8}\ \text{Кл}$$
Ответ

$q \approx 4{,}8 \cdot 10^{-8}\ \text{Кл}$

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не переводят диаметр из сантиметров в метры.

Используют площадь круга $\pi D^2$ вместо правильной формулы $\dfrac{\pi D^2}{4}$.

Забывают, что заряд конденсатора определяется формулой $q = CU$.

Закрепить приёмВ теме «Магнитное поле и индукция» ещё 202 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 25 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Магнитное поле и индукция»: в ней 203 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.