Magnētiskajā laukā perpendikulāri indukcijas līnijām atrodas vadu rāmītis. Magnētiskā lauka indukcijas B izmaiņa caur rāmīša norobežoto laukumu atkarībā no laika attēlota grafiski.
Kurā laika intervālā vadu rāmītī inducēsies lielākais EDS? Parādi spriedumu gaitu!
Pēc elektromagnētiskās indukcijas likuma, EDS, kas inducējas rāmītī mainīgā magnētiskajā laukā, ir tieši proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņas ātrumam: \(\mathscr{E}=| \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}|\). Magnētiskā lauka plūsmu caur rāmīša plakni aprēķina pēc formulas \(\Phi=BS\cos \alpha\), kur \(B\) – magnētiskā lauka indukcija, \(S\) – rāmīša laukums, \(\alpha\) – leņķis starp indukcijas vektoru \(\overrightarrow{B}\) un perpendikulu pret rāmīša plakni. Uzdevumā leņķis \(\alpha\) ir vienāds ar \(0^{\mathrm{o}}\) vai \(180^{\mathrm{o}}\), tāpēc \(\cos\alpha=\pm1\). To ievērojot, magnētiskā lauka plūsmas moduļa formula izskatās šādi: \(\Phi=BS\).
Uzdevumā mainās tikai magnētiskā lauka indukcija \(B\), bet rāmīša laukums \(S\) nemainās. Tādēļ indukcijas EDS formula izskatās šādi: \(\mathscr{E}=| \frac{\Delta B\cdot S}{\Delta t}|\), kur \(\Delta B\) – magnētiskā lauka indukcijas izmaiņa.
Dotajā grafikā (skatīt attēlu) posmos II un IV magnētiskā lauka indukcija nemainās. Tādēļ posmos II un IV inducētais EDS vienāds ar nulli.
Posmos I un III magnētiskā lauka indukcija palielinās. Tāpēc posmos I un III rāmītī indukcējas EDS, kas ir tieši proporcionāls magnētiskās indukcijas izmaiņai \(\Delta B\) un apgriezti proporcionāls laika intervālam \(\Delta t\). Posmos I un III magnētiskās indukcijas izmaiņa \(\Delta B\) ir vienāda, jo posmā I (zaļais nogrieznis) un posmā III (zilais nogrieznis) nogriežņu garumi ir vienādi. Bet posmam I atbilstošais laika intervāls \(\Delta t\) ir \(2\space\mathrm{s}\), savukārt posmam III atbilstošais laika intervāls \(\Delta t\) ir \(8\space\mathrm{s}\).
Skaidrs, ka attiecība \(\frac{\Delta B}{\mathrm{2}}\) ir četras reizes lielāka nekā attiecība \(\frac{\Delta B}{\mathrm{8}}\). Tādēļ posmā I jeb laika intervālā no \(0\) līdz \(2\space\mathrm{s}\) rāmītī inducējas lielākais EDS.
Atbilde: Lielākais EDS vadu rāmītī inducēsies laika intervālā no \(0\) līdz \(2\space\mathrm{s}\).
Vērtēšanas kritēriji
Zina vai atrod formulu lapā magnētiskā lauka indukcijas un magnētiskās plūsmas aprēķina formulas. Secina, ka dotajā uzdevumā indukcijas EDS vērtība ir atkarīga vienīgi no indukcijas izmaiņas ātruma – 1 punkts.
Analizē grafiku un nolasa no tā, kuros posmos indukcija mainās vairāk. Izdara secinājumu par indukcijas EDS vērtību – 1 punkts.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem.
2. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu (par pareizo secinājumu).
3. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu (par pareizo secinājumu, tomēr trūkst pamatojuma).
4. piemērs: risinājums novērtēts ar 0 punktiem.
5. piemērs: risinājums novērtēts ar 0 punktiem.
