infist

บทที่ 15 · แม่เหล็กและไฟฟ้า

Problem 15.69 Challenge

หัวข้อ: กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ (Faraday’s Law of Induction)

รางคู่ขนานมีระยะห่างระหว่างรางเท่ากับ 10.0 cm เชื่อมต่อกันด้วยตัวต้านทานขนาด 5.00 Ω มีแท่งโลหะที่มีความต้านทาน 10.0 Ω และ 15.0 Ω ซึ่งสามารถเลื่อน ไปมาได้บนราง เมื่อดึงโลหะทั้งสองออกจากตัวต้านทานด้วยอัตราเร็วคงที่ 4.00 m/s และ 2.00 m/s โดยที่รางดังกล่าวอยู่ภายใต้สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอขนาด 0.0100 T ดังรูปด้านล่าง จงหาขนาดและทิศทางของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัว ต้านทาน 5.00 Ω? |B⃑| = 0.0100 T 4.00 m/s 5.00 Ω 2.00 m/s 10.0 cm 10.0 Ω 15.0 Ω
รูปประกอบโจทย์ 15.69
รูปประกอบโจทย์ 15.69
คำตอบ
จะได้ \(I = 145 μA\) ในทิศไหลขึ้นผ่านตัวต้านทาน \(5.00 Ω \;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ

แรงเคลื่อนไฟฟ้าเนื่องจากแท่งโลหะอัตราเร็ว \(4.00 m/s\)

จะได้ \(ε_{4} = B\ell v = (0.0100)(0.100)(4.00) = 4.00 mV\)

แรงเคลื่อนไฟฟ้าเนื่องจากแท่งโลหะอัตราเร็ว \(2.00 m/s\)

จะได้ \(ε_{2} = B\ell v = (0.0100)(0.100)(2.00) = 2.00 mV\)

พิจารณาแผนภาพวงจรไฟฟ้า ดังรูปด้านล่าง

‘

\(4.00 mV‘2.00 mV\)

\(5.00 Ω\)



I

\(10.0 Ω15.0 Ω\)



วาดแผนภาพความต่างศักย์ไฟฟ้า จะได้

\(0.0040.002\)

\(15I2\)

I

\(10I_{4}15I_{2}\)

I₄I₂

จาก Junction rule จะได้ \(I_{4} - I_{2} - I = 0 \cdots \cdots (1)\)

พิจารณา \(Loop 1\)

จาก Loop rule จะได้ \(10I_{4} + 5I - 0.004 = 0\)

\(10I_{4} - 0I_{2} + 5I = 0.004 \cdots \cdots (2)\)

พิจารณา \(Loop 2\)

จาก Loop rule จะได้ \(15I_{2} - 5I - 0.002 = 0\)

\(0I_{4} + 15I_{2} - 5I = 0.002 \cdots \cdots (3)\)

จาก \((1), (2)\) และ \((3)\)

จะได้ \(I = 145 μA\) ในทิศไหลขึ้นผ่านตัวต้านทาน \(5.00 Ω \;\blacksquare\)

โจทย์อื่นในหัวข้อ กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ (Faraday’s Law of Induction)
15.65 15.66 15.67 15.68 15.70 15.71