O zjawiskach magnetycznych. (elektromagnetyzm)

Transkrypt

1 O zjawiskach magnetycznych (elektromagnetyzm)

2 10

3 O zjawiskach magnetycznych (elektromagnetyzm) 185 Wyjmij magnes ze starego g³oœnika i sprawdÿ, czy przyci¹ga srebro, z³oto, monety, aluminium, drewno, elazo, stal i inne substancje. Odpowiedz na pytanie: Czy wszystkie substancje zachowuj¹ siê jednakowo w polu magnetycznym wytwarzanym przez magnes? 186 P³yn¹cy przez przewodnik pr¹d elektryczny wytwarza pole magnetyczne. a Jaki biegun magnetyczny powstaje przed rysunkiem w ka dym przypadku? b arysuj kilka linii pola magnetycznego, wytwarzanego przez pr¹d elektryczny p³yn¹cy w zwojnicach. Zaznacz zwroty tych linii i bieguny zwojnic. c arysuj kilka linii pól magnetycznych wytworzonych przez prostoliniowe przewodniki, w których p³ynie pr¹d. Zaznacz na rysunkach zwroty linii pola. 187 * Jak¹ rolê odgrywa elektromagnes w funkcjonowaniu modelu urz¹dzenia, które mo e mierzyæ iloœæ cieczy w zbiorniku, np. paliwa w baku samochodowym. 118 Rozwi¹zania na str. 270

4 Zadania 10 E F zamocowana na sta³e sprê yna miêkki przewód oœ obrotu opornik dÿwignia dwustronna z przymocowan¹ do niej sztywno wskazówk¹ p³ytka elazna elektromagnes p³ywak, który unosi siê na powierzchni cieczy styk przesuwaj¹cy siê po zwojach opornika ciecz 188 Miêdzy dwoma biegunami magnesu podkowiastego zawieszono zgiêty drut aluminiowy ABCD, jak pokazuje rysunek 1. Jego koñce do³¹czone s¹ do zacisków przykrêconych do drewnianej, poziomo ustawionej listewki (podpórek podtrzymuj¹cych listewkê nie narysowano, aby nie komplikowaæ rysunku). Gdy zamkniemy obwód, drut zostaje odchylony od po³o enia pocz¹tkowego do po³o- enia, pokazanego na rysunku 2., w którym siê zatrzymuje. ZAILACZ V A D A 1. B C Rozwi¹zania na str. 270,

5 O zjawiskach magnetycznych (elektromagnetyzm) a * Odpowiedz na nastêpuj¹ce pytania: 1. a który odcinek (lub na które odcinki) drutu dzia³a si³a magnetyczna, która odchyli³a go od po³o enia równowagi? 2. Który biegun magnesu jest biegunem pó³nocnym, a który po³udniowym? 3. Jakie si³y dzia³aj¹ na odcinek BC drutu na rysunku 1., a jakie na rysunku 2.? Podaj Ÿród³a tych si³. Czy si³y te równowa ¹ siê na rys. 1.? Czy równowa ¹ siê na rys. 2.? Dlaczego tak s¹dzisz? b ** a rysunku 3. narysuj starannie si³y, które dzia³aj¹ na odcinek BC aluminiowego drutu (rysunek 3. stanowi przekrój drutu i magnesu p³aszczyzn¹ pionow¹). c ** Co zmieni³oby siê na rysunku 3., a co pozosta³oby bez zmian, gdybyœmy zamienili bieguny magnesu i równoczeœnie odwrotnie do³¹czyli obwód do biegunów Ÿród³a? A B D C 189 * a podstawie znajomoœci zjawiska indukcji elektromagnetycznej odpowiedz na pytania, dotycz¹ce zachowania wisz¹cego na nici aluminiowego pierœcienia. a W pobli u pierœcienia spoczywa magnes. Czy w pierœcieniu p³ynie pr¹d indukcyjny? Czy pierœcieñ w jakiœ sposób siê porusza? b Magnes przesuwamy w stronê pierœcienia. Czy w pierœcieniu p³ynie pr¹d indukcyjny? Jeœli tak jaki jest jego kierunek? Dlaczego pierœcieñ odchyla siê w lewo? 120 Rozwi¹zania na str. 271, 272

6 Zadania 10 W któr¹ stronê odchyla³by siê pierœcieñ, gdybyœmy zbli ali do niego magnes ustawiony w stronê pierœcienia biegunem? W którym kierunku p³yn¹³by wtedy pr¹d elektryczny w pierœcieniu? c Magnes odsuwamy od pierœcienia. Czy w pierœcieniu p³ynie pr¹d indukcyjny? Jaki jest jego kierunek? Dlaczego pierœcieñ odchyla siê w prawo? d W któr¹ stronê odchyla siê teraz pierœcieñ? Jaki jest kierunek pr¹du indukcyjnego w tym pierœcieniu? 190 Pierœcieñ z drutu umocowano w p³aszczyÿnie pionowej, jak pokazuje rysunek. Z obu stron pierœcienia zbli amy do niego z tak¹ sam¹ szybkoœci¹ dwa magnesy sztabkowe, zwrócone do pierœcienia biegunami: 1. pó³nocnymi (rys. 1.), 2. po³udniowymi (rys. 2.), 3. jeden pó³nocnym, drugi po³udniowym (rys. 3.) Rozwi¹zania na str. 272,

7 O zjawiskach magnetycznych (elektromagnetyzm) a * Czy w pierœcieniu w ka dym z tych przypadków p³ynie pr¹d indukcyjny, a jeœli tak, to jaki jest jego kierunek w porównaniu z ruchem wskazówek zegara? Uzasadnij odpowiedÿ. b * Jak zmieni¹ siê odpowiedzi na pytania postawione w punkcie a, gdy prêdkoœci obu poruszaj¹cych siê magnesów maj¹ takie same wartoœci, ale zgodne zwroty (tzn. jeden magnes zbli a siê do pierœcienia, a drugi oddala siê od niego rysunki 1', 2' i3'). 1'. 2'. 3'. c ** Pierœcieñ jest umocowany za pomoc¹ sprê ynek, wiêc mo e siê wychylaæ z po³o enia równowagi. W których przypadkach (1, 2, 3, 4, 1', 2', 3') pierœcieñ ulegnie wychyleniu? W któr¹ stronê pierœcieñ siê wówczas wychyli? Wyjaœnij dlaczego. 191 * Dwie zwojnice nawiniête tak, jak pokazuje rysunek, tworz¹ obwód zamkniêty. Do dolnej zwojnicy zbli amy magnes (patrz rysunek na nastêpnej stronie). a Zbadaj, jaki bêdzie kierunek pr¹du indukcyjnego w zwojnicach podczas zbli ania magnesu zaznacz ten kierunek strza³kami na zwojach obu zwojnic. Oznacz tak e odpowiednie bieguny przy koñcach zwojnic. b Jak zachowa siê miedziany pierœcieñ umocowany na sprê ynkach u wylotu drugiej zwojnicy, gdy zaczynamy zbli aæ magnes? c Jak zachowa siê ten pierœcieñ, gdy zaczynamy oddalaæ magnes od zwojnicy? Wyjaœnij dok³adnie rozumowanie, które doprowadzi³o ciê do sformu³owania odpowiedzi na pytanie b i c. 122 Rozwi¹zania na str. 273, 274

8 Zadania * Magnes sztabkowy obraca siê wokó³ osi prostopad³ej do p³aszczyzny rysunku miêdzy dwiema cewkami A i B po³¹czonymi z arówk¹. a Czy arówka mo e œwieciæ? b Czy pr¹d p³yn¹cy przez arówkê ma stale ten sam kierunek, czy te kierunek pr¹du siê zmienia? oœ obrotu A arówka B 193 * Magnes sztabkowy porusza siê w polu magnetycznym elektromagnesów. Pr¹dem elektrycznym zasila siê tylko te elektromagnesy, miêdzy którymi znajduje siê akurat magnes. Pozosta³e s¹ od³¹czone. Rysunki przedstawiaj¹ trzy kolejne po³o enia magnesu. a Gdyby zbudowaæ prawdziwe urz¹dzenie dzia³aj¹ce na przedstawionej na rysunkach zasadzie, to czy by³aby to pr¹dnica, czy silnik elektryczny? Uzasadnij odpowiedÿ. 1 Rozwi¹zania na str

9 O zjawiskach magnetycznych (elektromagnetyzm) b Czy odstêpy czasu, w których w³¹cza siê kolejne elektromagnesy, s¹ jednakowe, czy mo e coraz krótsze lub coraz d³u sze? Pr¹d elektryczny jest przesy³any z elektrowni czêsto na bardzo du e odleg³oœci. Aby straty energii elektrycznej przy przesy³aniu by³y jak najmniejsze, pr¹d elektryczny przesy³a siê tzw. liniami wysokiego napiêcia. (Poproœ rodziców, by ci pokazali tak¹ liniê w pobli u miejscowoœci, w której mieszkasz.) Wszystkie domowe urz¹dzenia elektryczne s¹ dostosowane do napiêcia 220 V, dlatego na obrze ach ka dej miejscowoœci znajduje siê transformator obni aj¹cy wysokie napiêcie z powrotem do 220 V. a Oblicz, ile razy wiêcej zwojów musi zawieraæ uzwojenie pierwotne transformatora w porównaniu z liczb¹ zwojów uzwojenia wtórnego, by obni yæ napiêcie z V do 220 V. b Ile wyniosi przek³adnia tego transformatora? V 220 V 124 Rozwi¹zania na str. 274, 275

10 Zadania ** Wiesz, e zwojnica, przez któr¹ p³ynie pr¹d, wytwarza na zewn¹trz pole magnetyczne podobne do pola magnesu sztabkowego. Miêdzy dwie zwojnice, w których p³yn¹ pr¹dy o kierunkach zaznaczonych na rysunku, wpada wi¹zka elektronów, tak jak pokazuje rysunek (za³ó, e wszystkie elektrony maj¹ tak¹ sam¹ prêdkoœæ). a Co mo esz powiedzieæ o fragmencie toru elektronów pomiêdzy zwojnicami? b Co mo esz powiedzieæ o dalszym torze cz¹stek, tzn. gdy min¹ ju ten obszar? c Jaka by³aby ró nica w kszta³cie toru cz¹stek, gdyby w zwojnicach p³yn¹³ silniejszy pr¹d? Czy szybkoœæ elektronów uleg³aby zmianie? d Czy znasz jakieœ urz¹dzenie (jakie?), w którym to zjawisko znalaz³o zastosowanie? 196 * Fale elektromagnetyczne to rozchodz¹ce siê w przestrzeni, przenikaj¹ce siê wzajemnie, zmienne pola elektryczne i magnetyczne. W zale noœci od czêstotliwoœci maj¹ ró ne w³asnoœci i wykorzystuje siê je w ró nych urz¹dzeniach, np.: lampach kwarcowych, aparatach do przeœwietlania, lampach do nagrzewania, diatermii, tomografach rezonansu magnetycznego, bombach kobaltowych do naœwietlania w chorobach nowotworowych, telewizorach, radioodbiornikach, radarze, telefonach komórkowych, kuchenkach mikrofalowych, noktowizorach, pilotach telewizyjnych, urz¹dzeniach oœwietleniowych, opiekaczach fale radiowe d³ugie œrednie krótkie UKF mikrofale fale podczerwone fale widzialne fale ultrafioletowe promieniowanie rentgenowskie promieniowanie gamma Rozwi¹zania na str

11 O zjawiskach magnetycznych (elektromagnetyzm) do grzanek, alarmach samochodowych, urz¹dzeniach do sterylizacji i wielu innych. a schemacie wymieniono rodzaje fal elektromagnetycznych. a Jeœli potrafisz, przyporz¹dkuj urz¹dzenie temu rodzajowi fal elektromagnetycznych, który siê w tym urz¹dzeniu wykorzystuje. b A mo e, korzystaj¹c z ró nych Ÿróde³ (encyklopedie, internet), sam dodasz do tej listy jakieœ urz¹dzenie wykorzystuj¹ce fale elektromagnetyczne, które nie zosta³o wymienione powy ej. 197 W poni szej tabeli odszukaj czêstotliwoœæ, na której Polskie Radio nadaje program 1. w twoim regionie. prawdÿ to, nastawiaj¹c swój radioodbiornik na tê czêstotliwoœæ. Odszukaj w internecie czêstotliwoœci, na których nadawane s¹ twoje ulubione programy. Region Miejscowoœæ Czêstotliwoœæ (MHz) Dolnoœl¹skie Bogatynia Góra, Brzeg Dolny, Milicz, Oleœnica, O³awa, Trzebnica, Wo³ów, Wroc³aw 87.7 Lubelskie zczebrzeszyn, Zamoœæ Lubuskie ódzkie Gorzów Wielkopolski, Kostrzyñ, Miêdzyrzecz, Miêdzychód, trzelce Krajeñskie Krosno Odrzañskie, Lubsko, owa ól, ulechów, Zielona Góra ód, Pabianice, Be³chatów, Piotrków Trybunalski, ieradz, Wieluñ, Zduñska Wola, Brzeziny Ma³opolskie Oœwiêcim, Wadowice, Myœlenice 97.9 Kraków 104.8, 97.9 Mazowieckie Góra Kalwaria, Grodzisk Mazowiecki, owy Dwór, Otwock, Piaseczno, Pruszków, Warszawa, Wo³omin Rozwi¹zania na str. 275

12 Zadania 10 Region Miejscowoœæ Czêstotliwoœæ (MHz) Opolskie Podkarpackie Brzeg, G³ubczyce, G³ucho³azy, Krapkowice, ysa, Opole 94.5 Kêdzierzyn Ko le, trzelce Opolskie 97.9, 94.5 Jaros³aw, Przeworsk, Le ajsk, añcut Rzeszów Podlaskie Bia³ystok Pomorskie Gdañsk 89.5 Gdynia, opot 97.2 Œl¹skie Bielsko-Bia³a, Cieszyn, koczów, Wis³a, ywiec, Czêstochowa, K³obuck, Lubliniec, zczekociny, Bytom, Chorzów, Chrzanów, Gliwice, Katowice, Miko³ów, Przczyna, Racibórz, Rybnik, osnowiec, Tarnowskie Góry, Tychy, Wodzis³aw Œl¹ski, Zabrze, Zawiercie 97.9 Warmiñsko-mazurskie Olsztyn 97.3 Wielkopolskie Rawicz 87.7 Poznañ 89.1 Barlinek, Dêbno, Myœlibórz Zachodnio-pomorskie Ko³obrzeg zczecin 96.3 Œwinoujœcie