Μια περιστροφή πλαισίου σε μαγνητικό πεδίο.

Ένα μεταλλικό ορθογώνιο πλαίσιο ΑΒΓΔ εμβαδού Α=0,4m² και αντίστασης R=0,2Ω, βρίσκεται μέσα σε ένα κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β=0,5Τ, με το επίπεδό του κατακόρυφο, όπως φαίνεται στο πρώτο σχήμα, όπου έχει σχεδιαστεί και η κάθετος στο πλαίσιο.

i)  Στρέφουμε το πλαίσιο, γύρω από την πλευρά του ΑΒ, με σταθερή γωνιακή ταχύτητα. Αν σε χρόνο t₁=π/4 s το πλαίσιο γίνεται οριζόντιο, όπως στο δεύτερο σχήμα, να υπολογιστεί η μέση ηλεκτρεγερτική δύναμη που αναπτύσσεται στο πλαίσιο στο παραπάνω χρονικό διάστημα και η αντίστοιχη μέση τιμή της έντασης του ρεύματος, που διαρρέει το πλαίσιο.

ii) Συνεχίζουμε την περιστροφή, για άλλες 90°, μέχρι να ξαναγίνει το πλαίσιο κατακόρυφο, ερχόμενο στη θέση που δείχνει το διπλανό σχήμα. Για την παραπάνω μετακίνηση να βρείτε ξανά την μέση ηλεκτρεγερτική δύναμη που θα αναπτυχθεί στο πλαίσιο, καθώς και την αντίστοιχη μέση ένταση του ρεύματος.

iii) Αν μιλούσαμε για την μέση ΗΕΔ και την μέση ένταση το ρεύματος  στο χρονικό διάστημα 0-2t₁, ποια απάντηση θα παίρναμε; Να ερμηνεύσετε το αποτέλεσμα.

iv) Ας μελετήσουμε τώρα τι συμβαίνει με τις αντίστοιχες στιγμιαίες τιμές κατά την περιστροφή του πλαισίου από 0-π/2 s.  Να βρεθούν για το διάστημα αυτό οι συναρτήσεις και να γίνουν οι γραφικές παραστάσεις:

α) της μαγνητικής ροής που περνά από το πλαίσιο, 

β) της ηλεκτρεγερτικής δύναμης που αναπτύσσεται στο πλαίσιο  και 

γ) της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το πλαίσιο.

    σε συνάρτηση με το χρόνο.

v) Σε ποια θέση, η πλευρά ΓΔ του πλαισίου δέχεται μεγαλύτερη δύναμη από το μαγνητικό πεδίο, στην αρχική κατακόρυφη θέση ή στην οριζόντια θέση του πλαισίου;

Απάντηση:

ή

 Μια περιστροφή πλαισίου σε μαγνητικό πεδίο.

 Μια περιστροφή πλαισίου σε μαγνητικό πεδίο.