Номер 5, страница 66 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 20. Магнитный поток. Глава 2. Магнитное поле - номер 5, страница 66.

5. В каком случае магнитный поток равен 1 Вб?

Магнитный поток (или поток вектора магнитной индукции) $\Phi$ через некоторую поверхность — это физическая величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции $B$ на площадь $S$ этой поверхности и на косинус угла $\alpha$ между вектором магнитной индукции и нормалью (перпендикуляром) к поверхности.

Формула для расчета магнитного потока через плоскую поверхность в однородном магнитном поле выглядит так:

$\Phi = B \cdot S \cdot \cos(\alpha)$

где:

• $B$ — модуль вектора магнитной индукции, измеряется в Теслах (Тл).
• $S$ — площадь поверхности, измеряется в квадратных метрах (м²).
• $\alpha$ — угол между направлением линий магнитной индукции и нормалью к поверхности.

Единицей измерения магнитного потока в Международной системе единиц (СИ) является Вебер (Вб). 1 Вебер определяется как магнитный поток, создаваемый магнитным полем с индукцией в 1 Тесла через поверхность площадью 1 квадратный метр, расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции.

Рассмотрим этот определяющий случай подробнее:

1. Поверхность расположена перпендикулярно вектору магнитной индукции. Это означает, что нормаль к поверхности параллельна вектору $\vec{B}$, следовательно, угол $\alpha$ между ними равен $0^\circ$.
2. Косинус этого угла $\cos(0^\circ) = 1$.
3. В этом случае формула упрощается до $\Phi = B \cdot S$.

Чтобы получить магнитный поток, равный 1 Вб, необходимо, чтобы произведение $B \cdot S$ было равно 1. Самый простой и наглядный пример — это когда:

$B = 1 \text{ Тл}$

$S = 1 \text{ м²}$

Тогда $\Phi = 1 \text{ Тл} \cdot 1 \text{ м²} = 1 \text{ Вб}$.

Также стоит упомянуть, что существует бесконечное множество других комбинаций $B$, $S$ и $\alpha$, при которых магнитный поток будет равен 1 Вб. Например, если поле с индукцией $B = 2 \text{ Тл}$ пронизывает поверхность площадью $S = 1 \text{ м²}$ под углом $\alpha = 60^\circ$ к нормали, то поток также будет равен $1 \text{ Вб}$, так как $\cos(60^\circ) = 0.5$, и $\Phi = 2 \text{ Тл} \cdot 1 \text{ м²} \cdot 0.5 = 1 \text{ Вб}$.

Ответ: Магнитный поток равен 1 Вб, когда однородное магнитное поле с индукцией 1 Тл пронизывает перпендикулярно ему расположенную плоскую поверхность площадью 1 м².