Дано:
- сторона рамки a = 10 см = 0,1 м
- магнитная индукция B = 1 Тл
- магнитный поток Ф = ?
а) Максимальный магнитный поток через рамку наблюдается, когда вектор магнитной индукции параллелен нормали к плоскости рамки, то есть когда вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости рамки.
Магнитный поток Ф через рамку можно выразить как:
Ф = B * S * cos(α)
где S — площадь рамки, α — угол между нормалью к плоскости рамки и вектором магнитной индукции.
Площадь рамки S равна:
S = a² = (0,1 м)² = 0,01 м²
Когда угол α = 0 (вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости рамки), cos(0) = 1, и магнитный поток будет максимальным:
Ф = B * S * 1 = 1 Тл * 0,01 м² = 0,01 Вб
Ответ: магнитный поток равен 0,01 Вб.
б) Когда магнитный поток через рамку равен нулю, это происходит, когда вектор магнитной индукции перпендикулярен нормали к плоскости рамки, то есть угол между нормалью и вектором магнитной индукции составляет 90 градусов.
В этом случае:
cos(90°) = 0
Ф = B * S * cos(90°) = 1 Тл * 0,01 м² * 0 = 0 Вб
Ответ: магнитный поток равен 0 Вб.
в) Задано, что магнитный поток Ф = 5 мВб = 5 * 10^-3 Вб. Нужно найти угол α, при котором магнитный поток будет равен этому значению.
Используем формулу для магнитного потока:
Ф = B * S * cos(α)
Подставляем известные значения:
5 * 10^-3 Вб = 1 Тл * 0,01 м² * cos(α)
Решим относительно cos(α):
cos(α) = (5 * 10^-3 Вб) / (1 Тл * 0,01 м²) = 0,5
Теперь находим угол α:
α = arccos(0,5) = 60°
Ответ: угол между перпендикуляром к плоскости рамки и вектором магнитной индукции должен быть 60°.