ID: 00015402
Кольцо диаметром D = 11 см из тонкой медной проволоки и конденсатор с электрической ёмкостью C соединены параллельно. Кольцо помещается в однородное магнитное поле, равномерно изменяющееся со скоростью \dfrac{\Delta B}{\Delta t} = 2 Тл/с. Вектор индукции магнитного поля направлен вдоль оси кольца. На конденсаторе появляется заряд q = 47{,}5 нКл. Найдите ёмкость конденсатора C.

Источник: ФИПИ
Кольцо в меняющемся поле работает как маленький генератор: на нём возникает ЭДС индукции. Сопротивление медного кольца считаем пренебрежимо малым, поэтому всё это напряжение прикладывается к конденсатору. Зная напряжение и заряд на конденсаторе, найдём его ёмкость.
Поток через кольцо \Phi = BS, площадь круга S = \dfrac{\pi D^2}{4}. По закону Фарадея \varepsilon = \dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t} = S\,\dfrac{\Delta B}{\Delta t} = \dfrac{\pi D^2}{4}\cdot\dfrac{\Delta B}{\Delta t}.
Кольцо почти без сопротивления, ток через конденсатор в установившемся режиме не течёт, значит напряжение на конденсаторе равно ЭДС: U = \varepsilon = S\,\dfrac{\Delta B}{\Delta t}.
Заряд конденсатора q = CU, отсюда C = \dfrac{q}{U} = \dfrac{q}{\frac{\pi D^2}{4}\cdot\frac{\Delta B}{\Delta t}}. Считаем площадь: S = \dfrac{\pi\cdot(0{,}11)^2}{4} \approx 9{,}5\cdot10^{-3} м², тогда U = 9{,}5\cdot10^{-3}\cdot 2 \approx 1{,}9\cdot10^{-2} В. Итого C = \dfrac{47{,}5\cdot10^{-9}}{1{,}9\cdot10^{-2}} \approx 2{,}5\cdot10^{-6} Ф = 2{,}5 мкФ.
Подвох в том, что сопротивление кольца не дано — и это нормально: его специально считают нулевым, иначе задача была бы нерешаема.
Ответ: C \approx 2{,}5 мкФ
C ≈ 2,5 мкФ