E wektor natęŝenia pola, a dr element obwodu, którego zwrot określa przyjęty kierunek obchodzenia danego oczka.

Podobne dokumenty
STAŁY PRĄD ELEKTRYCZNY

Podstawowe prawa elektrotechniki. Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa.

Obwody rozgałęzione. Prawa Kirchhoffa

1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

Przygotowanie do Egzaminu Potwierdzającego Kwalifikacje Zawodowe

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Człowiek najlepsza inwestycja

Ćw. 8 Weryfikacja praw Kirchhoffa

Podstawy elektrotechniki

Ć w i c z e n i e 1 POMIARY W OBWODACH PRĄDU STAŁEGO

SPRAWDZENIE PRAWA OHMA POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ

PODSTAWY ELEKTOTECHNIKI LABORATORIUM

Obwód składający się z baterii (źródła siły elektromotorycznej ) oraz opornika. r opór wewnętrzny baterii R- opór opornika

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 2. Analiza obwodów liniowych przy wymuszeniach stałych

Lekcja 5. Temat: Prawo Ohma dla części i całego obwodu

Prądem elektrycznym nazywamy uporządkowany ruch cząsteczek naładowanych.

Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych

PODSTAWY FIZYKI - WYKŁAD 7 PRZEWODNIKI OPÓR OBWODY Z PRADEM STAŁYM. Piotr Nieżurawski. Wydział Fizyki. Uniwersytet Warszawski

Projekt efizyka. Multimedialne środowisko nauczania fizyki dla szkół ponadgimnazjalnych. Prawa Kirchhoffa. Ćwiczenie wirtualne

Podstawy elektrotechniki

Źródła siły elektromotorycznej = pompy prądu

5. (2 pkt) Uczeń miał za zadanie skonstruował zwojnicę do wytwarzania pola magnetycznego o wartości indukcji

Dr inż. Agnieszka Wardzińska 105 Polanka Konsultacje: Poniedziałek : Czwartek:

Obwody liniowe. Sprawdzanie praw Kirchhoffa

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

Prąd elektryczny - przepływ ładunku

Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Wykład FIZYKA II. 2. Prąd elektryczny. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Zajęcia 1 Nauczyciel: mgr inŝ. Jadwiga Balicka

Prąd elektryczny 1/37

Metody rozwiązywania ob o w b o w d o ów ó w e l e ek e t k r t yc y zny n c y h

KONKURS FIZYCZNY CZĘŚĆ 3. Opracowanie Agnieszka Janusz-Szczytyńska

Grupa: Zespół: wykonał: 1 Mariusz Kozakowski Data: 3/11/ B. Podpis prowadzącego:

ε (1) ε, R w ε WYZNACZANIE SIŁY ELEKTROMOTOTYCZNEJ METODĄ KOMPENSACYJNĄ

2 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Egzamin z fizyki Informatyka Stosowana

1. Właściwości obwodu elektrycznego z elementami połączonymi równolegle

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Lekcja 9. Pierwsze i drugie prawo Kirchhoffa. 1. I prawo Kirchhoffa

Wyznaczanie wielkości oporu elektrycznego różnymi metodami

Prowadzący zajęcia. dr inŝ. Ryszard MAŃCZAK

Niższy wiersz tabeli służy do wpisywania odpowiedzi poprawionych; odpowiedź błędną należy skreślić. a b c d a b c d a b c d a b c d

POWTÓRKA PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ 14 ZADANIA ZAMKNIĘTE

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

ĆWICZENIE 31 MOSTEK WHEATSTONE A

Co było na ostatnim wykładzie?

Przykłady zadań. Gimnazjum im. Jana Pawła II w Sułowie

1. Sprawdzanie prawa OHMA i praw KIRCHHOFFA

Zad. 2 Jaka jest częstotliwość drgań fali elektromagnetycznej o długości λ = 300 m.

Segment B.XIII Prąd elektryczny Przygotowała: mgr Bogna Pazderska

MAGNETYZM, INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. Zadania MODUŁ 11 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY

Indukcja elektromagnetyczna. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wydział Inżynierii Środowiska; kierunek Inż. Środowiska. Lista 2. do kursu Fizyka. Rok. ak. 2012/13 sem. letni

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

3. Zadanie nr 21 z rozdziału 7. książki HRW

Prawa Kirchhoffa. I k =0. u k =0. Suma algebraiczna natężeń prądów dopływających(+) do danego węzła i odpływających(-) z danego węzła jest równa 0.

Ćwiczenie 15 Temat: Zasada superpozycji, twierdzenia Thevenina i Nortona Cel ćwiczenia

Człowiek najlepsza inwestycja FENIKS

Scenariusz lekcji fizyki w klasie drugiej gimnazjum

Druty oporowe [ BAP_ doc ]

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

FIGURY I PRZEKSZTAŁCENIA GEOMETRYCZNE

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

Pole elektromagnetyczne

Test powtórzeniowy. Prąd elektryczny

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

Rozkład materiału nauczania

42. Prąd stały. Prawa, twierdzenia, metody obliczeniowe

Elementy elektroniczne i przyrządy pomiarowe

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Elektryczność i magnetyzm cz. 2 powtórzenie 2013/14

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

Lekcja 14. Obliczanie rozpływu prądów w obwodzie

Badanie rozkładu pola elektrycznego

Badanie obwodów rozgałęzionych prądu stałego z jednym źródłem. Pomiar mocy w obwodach prądu stałego

SZKIC ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ROZWIĄZAŃ ZADAŃ W ARKUSZU II

Szczegółowe kryteria oceniania z fizyki w gimnazjum kl. II

Podstawy elektrotechniki V1. Na potrzeby wykładu z Projektowania systemów pomiarowych

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 27 MAGNETYZM I ELEKTROMAGNETYZM. CZĘŚĆ 2

Ćwiczenie 12 Temat: Prawa Kirchhoffa w obwodach prądu stałego. Cel ćwiczenia

Test powtórzeniowy Prąd elektryczny

WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA STOSOWANA II Liceum Ogólnokształcące im. Adama Asnyka w Bielsku-Białej

Badanie transformatora

Metody analizy obwodów w stanie ustalonym

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

lim = lim lim Pochodne i róŝniczki funkcji jednej zmiennej.

Ćwiczenie nr 41: Busola stycznych

Badanie rozkładu pola elektrycznego

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 7 TEMPERATURA Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3

II prawo Kirchhoffa Obwód RC Obwód RC Obwód RC

Elektrodynamika Część 6 Elektrodynamika Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Wykład 14: Indukcja cz.2.

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI DLA KLASY TRZECIEJ NA ROK SZKOLNY 2011/2012 DO PROGRAMU MATEMATYKA Z PLUSEM

Transkrypt:

Lista 9. do kursu Fizyka; rok. ak. 2012/13 sem. letni W. InŜ. Środ.; kierunek InŜ. Środowiska Tabele wzorów matematycznych (http://www.if.pwr.wroc.pl/~wsalejda/mat-wzory.pdf) i fizycznych (http://www.if.pwr.wroc.pl/~wsalejda/wzf1.pdf; http://www.if.pwr.wroc.pl/~wsalejda/wzf2.pdf) są dostępne na stronie kocham.fizyke.pl oraz na stronach wykładowcy i prowadzących ćwiczenia rachunkowe. Student jest zobowiązany do wydrukowania ww. tabel i przynoszenia na zajęcia. Lista 9. ma na celu zdobycie przez studentów wiedzy matematycznofizycznej, nabycie umiejętności rozwiązywania zadań z zakresu prądu stałego i magnetostatyki (zadania pochodzą z rozdziałów 27, 28 i 29 podręcznika HRW) Zad. 1. Samodzielnie. Wyznaczyć opory zastępcze podanych niŝej baterii oporów: Zadanie 2. Samodzielnie. Zag. egzaminacyjne. Patrz materiał wykładowy zamieszczony na końcu listy. W układzie elektrycznym, którego schemat przedstawiono obok, wyznaczyć: a) natęŝenia prądów płynących przez oporniki (baterie są idealne); b) spadki napięć na wszystkich opornikach; c) wartości potencjałów w punktach a, b, c, d, e zakładając, Ŝe potencjał w punkcie f jest równy zeru. Ws-ka: RóŜnica potencjałów V AB między dwoma punktami A i B obwodu elektrycznego wyraŝa się wzorem VAB = E d r, gdzie E wektor natęŝenia pola, a dr element obwodu, którego zwrot określa przyjęty kierunek obchodzenia danego oczka. B A Zad. 3. Rozdział 27 Zad. 4. Samodzielnie, rozdział 27; współczynnik temperaturowy oporu właściwego wolframu wynosi 4,5 10-3 1/K. 1

Zad. 5. Samodzielnie, rozdział 27. Zad. 6. Samodzielnie, rozdział 27. Zad. 6. Rozdz. 27. Zad. 27. zmienione. Opór pręta R=ρ L/S. Wzrost temperatury zmienia jednoczesnie wszystkie wielkości występujące w powyŝszym wzorze. Niech tempertura pręta miedzianego wzrosła od 290 K do 291K. Współczynnik rozszerzalności liniowej miedzi 1,7 10-5 1/K, a współczynnik temperaturowy oporu właściwego miedzi jest równy 4,3 10-3 1/K. Ile wynosi R/R? Ws-ka: Potraktować zmiany ρ, L i S jako niepewności pomiarowe. Zad. 7. Samodzielnie, rozdział 28. Zad. 8. Samodzielnie oba poniŝsze zad. Rozdział 28. Zad. 9. Rozdział 29. Zad. 10. Rozdział 29. Zad. 11. Samodzielnie. Rozdział 29 Zad. 12. Rozdział 29. 2

Zadanie 13. Samodzielnie rozwiązać poniŝsze zadania. Rozdział 29. Zadanie 14. Samodzielnie rozwiązać poniŝsze zadania. Rozdział 29. Zadanie 15. Rozdział 29. Zadanie 16. W płaszczyźnie OXY w próŝni leŝą kołowy przewodnik o promieniu r oraz kwadratowa ramka o boku a. W kaŝdym z tych obwodów płynie prąd o natęŝeniu I. Jednorodne pole magnetyczne charakteryzuje wektor natęŝenia pola H = (0;0;10) A/m. Wyznaczyć: a) momenty magnetyczne µ obu obwodów wybierając określony kierunek przepływu prądów w obwodach; b) dla wybranego w punkcie a) kierunku płynięcia prądów obliczyć energie potencjalne obwodów w polu magnetycznym oraz momenty sił działających na obwody; c) dla ramki kwadratowej pokaz, ze wypadkowa siła działająca na nią ze strony pola magnetycznego jest równa zeru; d) korzystając z wyniku zad. c) uzasadnij, Ŝe wypadkowa siła działająca na kołowy obwód jest takŝe równa zeru. Ws-ka: RozwaŜyć siły przyłoŝone do dostatecznie małych wycinków obwodu leŝących po przeciwnych stronach średnicy. Wrocław, 14 maja 2013 W. Salejda 3

Reguły Kirchhoffa I. Dla węzła obwodu elektrycznego suma algebraiczna natęŝeń prądów wpływających(+) i wypływających( ) jest równa zeru (znak prądu wynika z przyjętej konwencji). Suma natęŝeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natęŝeń prądów wypływających z tego węzła. Algebraiczna suma natęŝeń prądów w węźle obwodu elektrycznego jest równa zeru. i + i = i + i ; i + i i i = 0. 2 3 1 4 2 3 1 4 4

II. W zamkniętym obwodzie (pętli) suma spadków napięć na oporach równa jest sumie sił elektromotorycznych występujących w tym obwodzie. W kaŝdym oczku (w kaŝdej pętli) układu elektrycznego suma spadków napięć na oporach równa jest sumie sił elektromotorycznych występujących w tym oczku. Druga reguła jest konsekwencją potencjalności pola elektrycznego w obwodach prądu stałego, co matematycznie wyraŝamy wzorem: E dr = 0, co oznacza, Ŝe cyrkulacja (krąŝenie) wektora pola elektrycznego po dowolnej pętli (oczku) obwodu jest równe zeru. Wzór q E dr = F dr = 0 wskazuje jeszcze dobitniej na potencjalność pola elektrycznego w obwodach prądu stałego Prawo to załamuje się, gdy obwód, oczko (pętla) umieszczona jest w zmiennym polu magnetycznym!!! Zarówno spadki napięcia jak i siły elektromotoryczne mogą przybierać wartości ujemne i dodatnie. Ich znak ustala się w sposób: ustala się kierunek obiegu (obchodzenia) obwodu (pętli) (np. zgodnie z ruchem wskazówek zegara) gdy kierunek prądu jest zgodny z kierunkiem obiegu (obchodzenia), spadek napięcia jest ujemny (w przeciwnym razie dodatni); gdy SEM jest spolaryzowana zgodnie z kierunkiem obiegu, jej wartość jest dodatnia. UWAGA: RóŜnica potencjałów V AB między dwoma punktami A i B obwodu elektrycznego wyraŝa się wzorem B VAB = E d r, gdzie E wektor natęŝenia pola, a dr element obwodu, którego zwrot określa przyjęty kierunek obchodzenia danego oczka. A 5

PRZYKŁAD. Dany jest obwód Oblicz natęŝenia i kierunki płynących prądów w elementach obwodu przedstawionego powyŝej. W punkcie c potencjał jest równy zeru. Oblicz wartości potencjałów w punktach obwodu od a do f. Rozwiązanie: 1) Zadajemy kierunek obchodzenia 2 wybranych oczek (pętli) zgodny z ruchem wskazówek zegara. 2) Zaznaczamy (zakładamy dość dowolnie) kierunki przepływu prądu w obu pętlach. 3) Liczymy kolejno: a. Opór zastępczy oporników 3Ω i 6Ω połączonych równolegle, co daje 2Ω. b. I reguła Kirchhoffa w zastosowaniu do węzła b prowadzi do równości: I=I 1 +I 2, c. II reguła Kirchhoffa w zastosowaniu do pętli abefa daje: 18V-I 12Ω- I 1 6Ω=0, tj. 18V-I 12Ω- (I-I 2 ) 6Ω=0; dzielimy przez 6Ω dostajemy: 3A-3I+I 2 =0; komentarz: znak plus przy SEM jest dodatni, poniewaŝ kierunek przechodzenia SEM jest zgodny ze wzrostem potencjału (idziemy od mniejszego (-) do wyŝszego potencjału (+) baterii); spadki napięć na obu opornikach są poprzedzone znakiem (-) poniewaŝ, kierunek obchodzenia jest zgodny z przyjętym kierunkiem przepływu prądu przez oba oporniki; d. II reguła Kirchhoffa w zastosowaniu do pętli bcdeb pozwala zapisać równość: -3I 2 Ω + 21V - 2I 2 Ω + 6I 1 Ω = -3I 2 Ω + 21V - 2I 2 Ω + 6(I - I 2 )Ω = 0, skąd po prostych przekształceniach otrzymujemy: 21A + 6I - 11I 2 =0. e. Rozwiązując układ 2 równań: 3A - 3I + I 2 = 0 i 21A + 6I - 11 I 2 = 0, wyznaczamy I = 2A, I 2 = 3A i I 1 = -1A f. Obliczamy teraz spadki napięć na poszczególnych oporach: V 3Ω = V 2Ω = 6V; V 6Ω = -6V, V 12Ω = 24V. Pozwala to sporządzić wykres układu 6

g. Policzymy obecnie prądy płynące w opornikach połączonych równolegle. PoniewaŜ znamy spadki napięcia na kaŝdym oporniku, to z prawa Ohma wyznaczamy natęŝenia: I 3Ω = 2A, I 6Ω = 1A. h. Teraz moŝemy obliczać potencjały poszczególnych punktów schematu analizowanego układu: V d = 0 + 21V = 21V; V e = 0 + 21V - 6V = 15V; V f = V e = 15V; V a = V f + 18V= 33V; V d = V a - 24V= 9V. PoniŜej graficzna ilustracja będąca odpowiedzią na postawione pytania. Zwraca uwagę poprawny kierunek przepływu prądu przez opór o wartości 6Ω, który płynie w rzeczywistości w przeciwnym kierunku od załoŝonego, co potwierdzają obliczone wartości potencjałów w punktach b i e. ZauwaŜmy, Ŝe prąd płynie w oporniku 6 Ω w przeciwnym kierunku od załoŝonego, na co wskazuje ujemna jego wartość wyznaczona z rozwiązania układu równań w pkt. e. Wrocław, 14 maja 2013 W. Salejda 7