Powtórka 5. między biegunami ogniwa przepłynął ładunek 13,5 C. Oblicz pracę wykonaną przez ogniwo podczas przemieszczania ładunku między biegunami.

Transkrypt

1 owtórka 5 1. Do ogniwa o sile elektromotorycznej 12 V podłączono odbiornik o oporze 50 W. W czasie minuty między biegunami ogniwa przepłynął ładunek 13,5 C. Oblicz pracę wykonaną przez ogniwo podczas przemieszczania ładunku między biegunami. 2. Metalowy pierścień o polu powierzchni 20 cm 2 ma opór 2 W. ierścień znajduje się w obszarze zmiennego pola magnetycznego, którego linie są prostopadłe do płaszczyzny pierścienia. Oblicz natężenie prądu płynącego przez pierścień, jeśli w czasie 0,01 s indukcja pola magnetycznego zmieniła się równomiernie z 0,75 T do 0,05 T. 3. rostoliniowy przewodnik porusza się ruchem jednostajnym tak, jak pokazano na rysunku. oczątkowo znajduje się poza obszarem jednorodnego pola magnetycznego o indukcji, następnie przechodzi przez ten obszar, a na koniec go opuszcza. Cały czas porusza się w płaszczyźnie prostopadłej do linii pola. Zaznacz poprawne dokończenie zdania. Zależność napięcia między końcami przewodnika od jego przemieszczenia poprawnie przedstawiono na wykresie A / B / C / D. A. B. C. D. 1

2 4. Mamy dwie identyczne sztabki stali. Jedna z nich została namagnesowana i jest magnesem trwałym, a druga nie jest namagnesowana. Aby stwierdzić, która z nich jest magnesem, przeprowadzono doświadczenie. Ustawiono sztabki względem siebie na dwa sposoby przedstawione na poniższym rysunku. Który sposób umożliwia odróżnienie sztabki nienamagnesowanej od namagnesowanej? Odpowiedź uzasadnij. 5. Układ oporników połączonych według schematu przedstawionego na rysunku podłączono do źródła napięcia stałego o wartości 9 V. Oblicz moc wydzieloną na oporniku o oporze 10 W. 6. Oceń prawdziwość każdego zdania. Zaznacz, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub, jeśli jest fałszywe. A. SEM samoindukcji powoduje zwiększenie szybkości zmian natężenia prądu w obwodzie zawierającym zwojnicę. B. SEM samoindukcji może mieć wartość większą od napięcia zasilającego obwód zawierający zwojnicę. C. SEM samoindukcji ma większą wartość przy gwałtownym rozwarciu obwodu zawierającego źródło napięcia i zwojnicę niż przy zamknięciu tego obwodu. 2

3 7. Dwa prostoliniowe przewodniki ustawiono równolegle względem siebie. rądy w przewodnikach płyną w przeciwne strony. Opisaną sytuację przedstawiono na rysunku. Natężenia prądów są równe odpowiednio 1,8 A oraz 2,4 A. rzenikalność magnetyczna próżni wynosi. a) Naszkicuj wektory indukcji magnetycznej pól pochodzących od obu przewodników w punkcie. b) Oblicz wypadkową indukcję magnetyczną w punkcie, pochodzącą od obu przewodników. 8. rostoliniowy przewodnik porusza się ruchem jednostajnym obrotowym w jednorodnym polu magnetycznym. Oś obrotu przechodzi przez jeden z końców przewodnika, a płaszczyzna, w której wiruje przewodnik, jest prostopadła do linii pola magnetycznego. Oceń prawdziwość każdego zdania. Zaznacz, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub, jeśli jest fałszywe. A. odczas jednego obrotu przewodnika następuje dwukrotna zmiana znaku potencjałów na jego końcach. B. Napięcie pomiędzy końcami przewodnika jest odwrotnie proporcjonalne do jego okresu obrotu. C. o zatrzymaniu przewodnika napięcie pomiędzy jego końcami nie ulegnie zmianie. 9. Uzwojenie prądnicy ma 250 zwojów nawiniętych na ramkę o powierzchni 0,005 m 2 i obraca się z częstotliwością 60 Hz. Opór tego uzwojenia jest równy 20 W. Do zacisków prądnicy dołączono amperomierz o znikomo małym oporze wewnętrznym. Wskazał on natężenie skuteczne prądu równe 0,1 A. Oblicz maksymalną wartość indukcji pola magnetycznego, w którym wiruje wirnik prądnicy. 3

4 10. W obszar jednorodnego pola magnetycznego wpada mieszanina dwóch rodzajów jonów o ładunku 1e. Cząstki mają jednakową prędkość. Jony o mniejszej masie poruszają się po półokręgu o promieniu 2,4 m. Jony o większej masie docierają do detektora w odległości o 8 cm większej niż jony o mniejszej masie. Sytuację przedstawiono na rysunku. Oblicz stosunek mas obu jonów. 11. Uczniowie podłączyli uzwojenie pierwotne transformatora do szkolnej instalacji elektrycznej o napięciu 230 V. Zmierzyli napięcie na końcach uzwojenia wtórnego. Było ono równe 48 V. rzez rdzeń transformatora przełożyli przewodnik (rysunek) i do jego końców dołączyli woltomierz. Woltomierz wskazał napięcie 0,05 V. Oszacuj liczbę zwojów w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym tego transformatora. rzyjmij, że sprawność transformatora jest równa 100%. 12. erromagnetyki można podzielić na twarde i miękkie. Na rysunku przedstawiono krzywe namagnesowania dla obu rodzajów. Z wykresów wynika, że ferromagnetyki miękkie łatwiej jest rozmagnesować. odaj, jaki rodzaj ferromagnetyka stosuje się do budowy elektromagnesów w dzwonkach elektrycznych. Uzasadnij wybór. 4

5 13. Na wykresie przedstawiono zależność natężenia prądu płynącego przez zwojnicę o indukcyjności 10 3 H od czasu. Narysuj wykres zależności siły elektromotorycznej samoindukcji indukowanej w cewce od czasu. 14. rzez prostokątną ramkę wykonaną z przewodnika płynie prąd o natężeniu I 1. W płaszczyźnie utworzonej przez ramkę znajduje się długi prostoliniowy przewodnik, w którym płynie prąd o natężeniu I 2. Wyprowadź zależność matematyczną opisującą siłę, jaką przewodnik działa na ramkę, oraz ustal, czy ramka będzie przyciągana czy odpychana przez przewodnik. 15. Za pomocą amperomierza o zakresie pomiarowym 0 0,2 A należy zmierzyć napięcie, którego maksymalna wartość może wynosić 10 V. Opór wewnętrzny R A tego amperomierza wynosi 2 W. Oblicz opór opornika, który należy dołączyć do amperomierza, aby możliwy był taki pomiar. Zapisz, w jaki sposób ten opornik powinien być podłączony do amperomierza. Dorysuj go na schemacie. 16. Wyjaśnij, jaką rolę w działaniu silnika elektrycznego pełnią szczotki wraz z komutatorem. 5

6 17. Gdy żarówki podłączono do ich nominalnego napięcia 12 V, wydzieliły się na nich moce 1 = 20 W oraz 2 = 5 W. Oblicz, jaka moc wydzieli się na tych żarówkach, gdy podłączymy je szeregowo do napięcia 12 V. Zakładamy, że opór żarówek jest stały. 18. rostokątna ramka wykonana z przewodnika ma pole powierzchni równe 30 cm 2 i znajduje się w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji 1 T. Linie pola były prostopadłe do powierzchni ramki, a następnie ramka została obrócona o kąt 90 tak, że jej powierzchnia jest równoległa do linii pola. Oblicz ładunek, jaki przepłynął przez ramkę w czasie jej obrotu, jeśli jej opór jest równy 5 W. 19. W tabeli przedstawiono wyniki pomiarów napięcia na końcach opornika oraz natężenia prądu przepływającego przez ten opornik. Niepewności pomiarowe wynoszą 2 ma i 0,1 V. U (V) 0,9 2,1 3,5 4,9 5,9 I (ma) a) Na podstawie tabeli sporządź wykres zależności natężenia prądu płynącego przez opornik od napięcia na jego końcach. Na wykresie zaznacz niepewności pomiarowe. b) Na podstawie wykresu oblicz opór opornika. c) Oblicz niepewność pomiarową oporu metodą najmniej korzystnego przypadku. 6

7 20. Do ogniwa o sile elektromotorycznej 1,5 V i oporze wewnętrznym 0,2 W podłączono żarówkę o oporze 1,2 W. Oblicz: a) natężenie prądu płynącego przez żarówkę; b) napięcie między biegunami ogniwa. 21. Na schemacie przedstawiono układ prostowniczy. Zaznacz kierunek prądu płynącego w obwodzie przez diody, opornik i wtórne uzwojenie transformatora, gdy górny koniec uzwojenia ma potencjał dodatni, a dolny ujemny. 22. Na wykonanie przewodu zużyto 58 kg aluminium. Gęstość aluminium wynosi 2700, a opór tego przewodu jest równy 24 W. Opór właściwy aluminium wynosi 2, W m. Oblicz długość tego przewodu. 23. Na rysunku przedstawiono schemat obwodu prądu stałego. Siła elektromotoryczna źródła wynosi e = 12 V, a jego opór wewnętrzny r = 1 W. Oporniki mają opory R 1 = 200 W, R 2 = 50 W, R 3 = 60 W, R 4 = 20 W. Oblicz natężenia prądów wskazywane przez amperomierze oraz napięcie wskazywane przez woltomierz. 7

8 24. Z drutu wykonano obwód składający się z dwóch połączonych ze sobą okręgów o promieniach 10 cm i 5 cm (rysunek). Obwód znajduje się w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji 0,25 T, prostopadłym do płaszczyzny okręgów. Oblicz strumień wektora indukcji magnetycznej przechodzący przez ten obwód. 25. rostoliniowy przewodnik o długości l porusza się ze stałą prędkością kątową w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji. łaszczyzna, w której wiruje przewodnik, jest prostopadła do wektora indukcji pola magnetycznego. Odległość od osi obrotu do bliższego końca przewodnika jest równa długości przewodnika, tak jak pokazano na rysunku. Wykaż, że napięcie między końcami przewodnika można przedstawić równaniem. 26. W obszar jednorodnego pola magnetycznego o indukcji 0,1 T wpada elektron pod kątem 35. Wartość prędkości początkowej elektronu wynosi 4,5 10 6, jego masa jest równa 9, kg, a jego ładunek to 1, C. Oblicz skok linii śrubowej, po której poruszać się będzie elektron. 8

9 27. Jedną z cech charakteryzujących ferromagnetyki jest krzywa magnesowania. Jest to zależność między polem magnetycznym wytwarzanym przez ferromagnetyk (pod wpływem pola zewnętrznego wytwarzanego przez prąd) a zewnętrznym polem magnetycznym. Aby otrzymać tę zależność, wewnątrz zwojnicy, przez którą płynie prąd, umieszcza się rdzeń. Następnie mierzy się pole magnetyczne wytworzone przez prąd elektryczny oraz przez ferromagnetyk. Z wykresu wynika (punkty 2 oraz 5), że rdzeń jest namagnesowany, chociaż w zwojnicy nie płynie prąd elektryczny. Aby nastąpiło rozmagnesowanie, należy wytworzyć pole magnetyczne skierowane przeciwnie do pola w ferromagnetyku. Oceń prawdziwość każdego zdania. Zaznacz, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub, jeśli jest fałszywe. A. o wyjęciu ferromagnetyka ze zwojnicy pole magnetyczne wokół niego nie znika. B. Odcinek 0 6 na wykresie jest dla ferromagnetyków twardych dłuższy niż dla ferromagnetyków miękkich. C. Dla paramagnetyków odcinek 3 6 na wykresie jest dłuższy. 28. Indukcję jednorodnego pola magnetycznego powstałego wewnątrz zwojnicy w wyniku przepływu prądu opisuje równanie obliczenie indukcyjności zwojnicy.. Wyprowadź zależność matematyczną umożliwiającą 29. rzewody doprowadzające prąd do grzałki czajnika elektrycznego mają opór 0,4 W. Czajnik jest podłączony do sieci o napięciu 230 V. Na grzałce czajnika ma się wydzielić moc 1600 W. Oblicz opór grzałki czajnika. Skomentuj otrzymany wynik. 9

10 30. Zwojnica o powierzchni przekroju poprzecznego równej 20 cm 2 składa się z 50 zwojów i znajduje się w polu magnetycznym o liniach do niej prostopadłych. ole magnetyczne zmienia się tak, jak przedstawiono na wykresie. Narysuj w poniższym układzie współrzędnych wykres zależności siły elektromotorycznej pomiędzy końcami zwojnicy od czasu. 10