Εισαγωγή πλαισίου σε ΟΜΠ

Ένα τετράγωνο μεταλλικό πλαίσιο πλευράς l=0,3m, ισορροπεί με την επίδραση κατακόρυφης δύναμης F, η οποία ασκείται μέσω νήματος (η τάση του νήματος), με την πάνω πλευρά του να συμπίπτει με τα όρια, ενός οριζόντιου μαγνητικού πεδίου έντασης Β=1Τ, όπως στο σχήμα. Σε μια στιγμή t_ο=0 αυξάνουμε το μέτρο της δύναμης F, προσδίνοντας στο πλαίσιο σταθερή επιτάχυνση α=0,6m/s², μέχρι να ολοκληρωθεί η είσοδός του στο πεδίο.

Δίνεται η μάζα του πλαισίου m=50g και η αντίστασή του R=0,09Ω.

i) Για τη χρονική στιγμή t₁=0,5s:

α)  Να βρεθεί η ΗΕΔ από επαγωγή που αναπτύσσεται στο πλαίσιο, καθώς και η ένταση του ρεύματος που το διαρρέει.

β)  Η ισχύς κάθε δύναμης που ασκείται στο πλαίσιο. Τι ενεργειακή μεταφορά ή μετατροπή εκφράζει η ισχύς αυτή;

ii) Θεωρώντας ότι η κάθετη στο πλαίσιο έχει την ίδια κατεύθυνση με την ένταση του πεδίου, ενώ η προς τα πάνω κατεύθυνση λαμβάνεται ως θετική, να γίνουν οι γραφικές παραστάσεις σε συνάρτηση με το χρόνο:

α) Της μαγνητικής ροής που διέρχεται από το πλαίσιο, της ΗΕΔ από επαγωγή που αναπτύσσεται πάνω του, καθώς και  της έντασης του ρεύματος,  που διαρρέει το κύκλωμα.

β) της δύναμης Laplace και  της τάσης F του  νήματος.

μέχρι την είσοδο του πλαισίου στο μαγνητικό πεδίο.

Δίνεται (dx²/dx=2x), ενώ η επιτάχυνση της βαρύτητας g=10m/s².