25

Решение: Теплота индукционного тока

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Магнитное поле и индукция
ПовышеннаяФИПИ798C45Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 6 шагов
Условие

Квадратная проволочная рамка со стороной $l = 10\ \text{см}$ находится в однородном магнитном поле с индукцией $\vec{B}$. На рисунке изображена зависимость проекции вектора $\vec{B}$ на перпендикуляр к плоскости рамки от времени. Какое количество теплоты выделится в рамке за время $t = 10\ \text{с}$, если сопротивление рамки $R = 0{,}2\ \Ом$?

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

6 шагов
1

Площадь квадратной рамки равна

$$S = l^2 = (0{,}10)^2 = 0{,}01\ \text{м}^2$$
2

По закону электромагнитной индукции модуль ЭДС на каждом участке графика определяется скоростью изменения нормальной составляющей магнитной индукции:

$$|\mathcal{E}| = S\left|\frac{dB_n}{dt}\right|$$
3

На участке от $0$ до $4\ \text{с}$:

$$\left|\frac{dB_n}{dt}\right|_1 = \frac{|-0{,}4-0{,}6|}{4} = 0{,}25\ \text{Тл/с}$$
4

На участке от $4$ до $10\ \text{с}$:

$$\left|\frac{dB_n}{dt}\right|_2 = \frac{|0{,}2-(-0{,}4)|}{6} = 0{,}10\ \text{Тл/с}$$
5

Количество теплоты, выделившееся в сопротивлении рамки, равно $Q = \int \dfrac{\mathcal{E}^2}{R}\,dt$. Поэтому с учётом двух участков графика

$$Q = \frac{S^2}{R}\left[\left(0{,}25\right)^2\cdot4+\left(0{,}10\right)^2\cdot6\right]$$

Подставляем численные значения:

$$Q = \frac{(0{,}01)^2}{0{,}2}\left(0{,}25^2\cdot4+0{,}10^2\cdot6\right)=1{,}55\cdot10^{-4}\ \text{Дж}$$
Ответ

$Q = 1{,}55\cdot10^{-4}\ \text{Дж}$

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

Где здесь ошибаются

Используют изменение магнитной индукции вместо скорости её изменения.

Не учитывают, что на разных участках графика наклон различен.

Подставляют длину стороны рамки вместо площади рамки.

Забывают разделить квадрат ЭДС на сопротивление при вычислении теплоты.

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 6 шагов: 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.