Elektromagnētisms

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.