Το πηνίο μέσα σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο

Στο σχήμα δίνεται ένα σωληνοειδές πηνίο με Ν=100 σπείρες εμβαδού Α=0,01m² η καθεμιά, το οποίο βρίσκεται μέσα σε ένα ομογενές εξωτερικό πεδίο έντασης Β_ο=2Τ, με τον άξονά του παράλληλο στις δυναμικές γραμμές. Το πηνίο έχει εσωτερική αντίσταση r=2Ω, ενώ στα άκρα του συνδέεται ένας αντιστάτης με αντίσταση R=3Ω, παράλληλα στον οποίο συνδέουμε ένα ιδανικό βολτόμετρο.

Σε μια στιγμή t₀=0 αρχίζουμε να μεταβάλλουμε το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου, με αποτέλεσμα ο αντιστάτης να διαρρέεται από ρεύμα, με φορά όπως στο σχήμα, ενώ η ένδειξη του βολτομέτρου μεταβάλλεται, όπως στο διπλανό διάγραμμα.

i) Να εξηγήσετε γιατί δημιουργείται τάση στα άκρα του αντιστάτη, μεταβάλλοντας την ένταση του μαγνητικού πεδίου.

ii) Τι μεταβολή προκαλέσαμε στο Β; Το αυξήσαμε ή το μειώσαμε. Να δικαιολογήσετε αναλυτικά την θέση σας.

iii) Να υπολογιστεί η ένταση Β₁ του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου την χρονική στιγμή t₁=2s. Τη στιγμή αυτή, στο σημείο Α, στο μέσον του σωληνοειδούς το συνολικό μαγνητικό πεδίο είναι:

α) Β_Α < Β₁,    β) Β_Α = Β₁,      γ) Β_Α > Β₁.

Να δικαιολογηθεί η επιλογή σας.

iv) Να υπολογισθεί η ένταση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου τη στιγμή t₂=4s.

Δίνεται ότι η αυτεπαγωγή έχει αμελητέα επίδραση στην εξέλιξη των παρατηρήσεών μας.

Απάντηση:

ή

 Το πηνίο μέσα σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο
 Το πηνίο μέσα σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο