Для решения задачи по определению ЭДС индукции и силы тока в контуре воспользуемся законом электромагнитной индукции Фарадея и законом Ома.
- Определение ЭДС индукции:
Закон Фарадея гласит, что ЭДС индукции ((\mathcal{E})) в контуре равна скорости изменения магнитного потока ((\Phi)) через контур. Математически это выражается следующим образом:
[
\mathcal{E} = -\frac{d\Phi}{dt}
]
В нашем случае магнитный поток уменьшается от 40 мВб (милливеберов) до 0 за время 0.02 с.
Начальный магнитный поток ((\Phi_i)) = 40 мВб = 40 (\times) 10(^-3) Вб
Конечный магнитный поток ((\Phi_f)) = 0 Вб
Время изменения ((t)) = 0.02 с
Изменение магнитного потока ((\Delta\Phi)) = (\Phi_f - \Phi_i) = 0 - 40 (\times) 10(^-3) Вб = -40 (\times) 10(^-3) Вб
Теперь, подставляя значения в формулу для ЭДС:
[
\mathcal{E} = -\frac{\Delta\Phi}{\Delta t} = -\frac{-40 \times 10^{-3}}{0.02} = 2 \, \text{В}
]
Отрицательный знак в законе Фарадея указывает на направление ЭДС, но для расчета модуля ЭДС нас интересует только величина, которая равна 2 В.
- Определение силы тока:
Теперь, чтобы найти силу тока ((I)), воспользуемся законом Ома, который гласит, что сила тока в контуре равна отношению ЭДС к сопротивлению ((R)) контура:
[
I = \frac{\mathcal{E}}{R}
]
ЭДС ((\mathcal{E})) = 2 В
Сопротивление ((R)) = 5 Ом
Тогда сила тока ((I)):
[
I = \frac{2}{5} = 0.4 \, \text{А}
]
Таким образом, ЭДС индукции в контуре составляет 2 В, а сила тока, возникающая в контуре, равна 0.4 А.