MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

Podobne dokumenty
29 PRĄD PRZEMIENNY. CZĘŚĆ 2

30R4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM ROZSZERZONY

26 MAGNETYZM. Włodzimierz Wolczyński. Indukcja magnetyczna a natężenie pola magnetycznego. Wirowe pole magnetyczne wokół przewodnika prostoliniowego

46 POWTÓRKA 8 PRĄD STAŁY. Włodzimierz Wolczyński. Zadanie 1. Oblicz i wpisz do tabeli R 2 = 2 Ω R 4 = 2 Ω R 3 = 6 Ω. E r = 1 Ω U [V] I [A] P [W]

30P4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM PODSTAWOWY

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

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

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

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

MAGNETYZM, INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. Zadania MODUŁ 11 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY

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

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 28 PRĄD PRZEMIENNY

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 26 MAGNETYZM I ELEKTROMAGNETYZM. CZĘŚĆ 1

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

Egzamin z fizyki Informatyka Stosowana

Indukcja wzajemna. Transformator. dr inż. Romuald Kędzierski

Pole elektromagnetyczne

POWTÓRKA PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ 14 ZADANIA ZAMKNIĘTE

Materiały pomocnicze 11 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

MAGNETYZM. 1. Pole magnetyczne Ziemi i magnesu stałego.

1. Połącz w pary: 3. Aluminiowy pierścień oddala się od nieruchomego magnesu w stronę wskazaną na rysunku przez strzałkę. Imię i nazwisko... Klasa...

Badanie transformatora

X L = jωl. Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną

Indukcja magnetyczna pola wokół przewodnika z prądem. dr inż. Romuald Kędzierski

Pole magnetyczne Ziemi. Pole magnetyczne przewodnika z prądem

II prawo Kirchhoffa Obwód RC Obwód RC Obwód RC

30R POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM ROZSZERZONY (od początku do drgań)

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Badanie transformatora

A. istnieniu siły elektrodynamicznej C. zjawisku indukcji elektromagnetycznej B. zjawisku indukcji magnetycznej D. namagnesowaniu zwojnicy

Wykład 14: Indukcja cz.2.

5) W czterech rogach kwadratu o boku a umieszczono ładunki o tej samej wartości q jak pokazano na rysunku. k=1/(4πε 0 )

POLE MAGNETYCZNE Własności pola magnetycznego. Źródła pola magnetycznego

Wykład FIZYKA II. 4. Indukcja elektromagnetyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład 15: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Wykład 14: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

30P POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM PODSTAWOWY (od początku do drgań)

36P POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM PODSTAWOWY (od początku do optyki geometrycznej)

Elektromagnetyzm. pole magnetyczne prądu elektrycznego

PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ 13

A. 0,3 N B. 1,5 N C. 15 N D. 30 N. Posługiwać się wzajemnym związkiem między siłą, a zmianą pędu Odpowiedź

1. Na ile kawałków (n) należy podzielić przewodnik o oporze R = 144, aby po ich równoległym połączeniu opór zastępczy wynosił r = 4?

Indukcyjność. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Podstawy fizyki sezon 2 6. Indukcja magnetyczna

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA

KOD UCZNIA KONKURS FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW III ETAP WOJEWÓDZKI. 10 stycznia 2014

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

ELEKTROSTATYKA. cos tg60 3

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

3.5 Wyznaczanie stosunku e/m(e22)

LXI MIĘDZYSZKOLNY TURNIEJ FIZYCZNY. dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych województwa zachodniopomorskiego w roku szkolnym 2018/2019 TEST

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

Odp.: F e /F g = 1 2,

Prądy wirowe (ang. eddy currents)

25 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY. (od początku do prądu elektrycznego)

Pole magnetyczne. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Badanie transformatora

Prąd przemienny - wprowadzenie

1. Bieguny magnesów utrzymują gwoździe, jak na rysunku. Co się stanie z gwoździami po zetknięciu magnesów bliższymi biegunami?

Wykład FIZYKA II. 3. Magnetostatyka. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

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

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

41R POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM ROZSZERZONY (od początku do końca)

Ć wiczenie 2 POMIARY REZYSTANCJI, INDUKCYJNOŚCI I POJEMNOŚCI

Ładunki elektryczne. q = ne. Zasada zachowania ładunku. Ładunek jest cechąciała i nie można go wydzielićz materii. Ładunki jednoimienne odpychają się

MGR Prądy zmienne.

SZKIC ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ROZWIĄZAŃ ZADAŃ W ARKUSZU II

Ramka z prądem w jednorodnym polu magnetycznym

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Elektrostatyka, część pierwsza

ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM FIZYKA I ASTRONOMIA

cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Prawa Maxwella. C o p y rig h t b y p lec iu g 2.p l

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA; PRAWO FARADAYA

Pole magnetyczne Wykład LO Zgorzelec

Pole magnetyczne - powtórka

Dielektryki i Magnetyki

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

FIZYKA I ASTRONOMIA RUCH JEDNOSTAJNIE PROSTOLINIOWY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE OPÓŹNIONY

Zaznacz właściwą odpowiedź (właściwych odpowiedzi może być więcej niż jedna)

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Podstawy fizyki sezon 2 5. Pole magnetyczne II

2. Dany jest dipol elektryczny. Obliczyć potencjał V dla dowolnego punktu znajdującego się w odległości r znacznie większej od rozmiarów dipola.

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

Rozdział 8. Fale elektromagnetyczne

Badanie wyników nauczania z fizyki w klasie 3 gimnazjum.

Fizyka współczesna. Zmienne pole magnetyczne a prąd. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej Powstawanie prądu w wyniku zmian pola magnetycznego

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Fizyki dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2012/2013

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Podstawy fizyki sezon 2 5. Indukcja Faradaya

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Liczba uzyskanych punktów (maks. 40):

Transkrypt:

Włodzimierz Wolczyński 47 POWTÓRKA 9 MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY Zadanie 1 W dwóch przewodnikach prostoliniowych nieskończenie długich umieszczonych w próżni, oddalonych od siebie o r = cm, płynie prąd. W pierwszym z nich natężenie prądu I 1 = 1 A, a w drugim I 2 = 3A. Gdzie znajduje się między nimi taki punkt, w którym indukcja pola jest równa zero? Jakie są względem siebie te kierunki prądu, aby w ogóle było to możliwe? Czy w tym przypadku przewodniki przyciągają się, czy odpychają? Uzasadnij. Oblicz siłę działającą na fragmenty przewodników o długościach 1 m. Odpowiedź: W odległości x = 2,5 cm od przewodnika, w którym płynie prąd o natężeniu 1A. Kierunki prądów muszą być zgodne. Przewodniki przyciągają się siłą F = 6-6 N. Uzasadnienie w oparciu o regułę Fleminga na przykład. Zadanie 1 - DOMOWE Jak wielki prąd musiałby popłynąć przez przewodnik prostoliniowy, aby indukcja pola wytworzonego przez niego w odległości cm od przewodnika była tak duża jak wewnątrz pustego solenoidu o 0 zwojach i długości cm, przez który płynie prąd o natężeniu ma? Odpowiedź: 6,28 A Zadanie 2 + - S N W którą stronę odchyli się ramka aluminiowa na rysunku obok? Ramka ma wymiary: długość a = 20 cm, szerokość, a więc ta część, która jest w polu magnetycznym b = 15 cm. Pole przekroju poprzecznego ramki S = mm 2. Przyłożono do niej napięcie U = 20 V. Pole magnetyczne ma wartość indukcji B = 0,02 T. O jaki kąt odchyli się ta ramka od pionu, jeśli płynie przez nią prąd o natężeniu I = A? Wyznacz chociaż ten kąt poprzez jego dowolną funkcją trygonometryczną. Gęstość aluminium ρ = 2720 kg/m 3. Odpowiedź: Ramka odchyli się w naszą stronę. tgα = 0,2 ; α = 11,34 o Strona 1

Zadanie 2 DOMOWE Jaki prąd płynie przez ramkę o masie m = g, której długość znajdująca się w polu magnetycznym o indukcji B = 0,01 T wynosi l = 5 cm, jeśli odchyliła się ona od pionu o kąt α = 45 o? Odpowiedź: Zadanie 3 Proton i cząstka α wlatują do jednorodnego pola magnetycznego. Prędkość cząstek jest skierowana prostopadle do linii sił pola. Ile razy okres obiegu cząstki α protonu w polu magnetycznym jest większy od okresu obiegu cząstki α? Odpowiedź: 2 razy. W. S. Wolkensztejn Zbiór zadań z fizyki strona 181 zadanie 11.78 Zadanie 3 - DOMOWE Cząstka α o energii kinetycznej 500 ev wlatuje w jednorodne pole magnetyczne prostopadłe do prędkości jej ruchu. Indukcja pola wynosi 0,1 T. Znaleźć 1) siłę działającą na cząstkę, 2)promień okręgu, po którym porusza się cząstka, 3) okres obiegu cząstki Odpowiedź: F = 4,8-15 N ; r = 0,03 m ; T = 1,3-6 s W. S. Wolkensztejn Zbiór zadań z fizyki strona 181 zadanie 11.79 zmienione. Zadanie 4 Elektron przyspieszony różnicą potencjałów U = 6 kv wlatuje w jednorodne pole magnetyczne pod kątem α = 30 o do kierunku pola i zaczyna wirować po linii śrubowej. Indukcja pola magnetycznego wynosi B = 0,01 T. Znaleźć promień linii śrubowej i jej skok. Odpowiedź: r = 1 cm ; l = 11 cm W. S. Wolkensztejn Zbiór zadań z fizyki strona 182 zadanie 11.86 Zadanie 4 - DOMOWE Proton wlatuje do jednorodnego pola magnetycznego pod kątem α = 30 o do kierunku pola i porusza się po linii śrubowej o promieniu 1,5 cm. Indukcja pola wynosi 0,1 T. Znaleźć energię kinetyczną protonu. Strona 2

Odpowiedź: 6,9-17 J W. S. Wolkensztejn Zbiór zadań z fizyki strona 182 zadanie 11.87 zmienione. Zadanie 5 Φ[ -3 Wb] Przedstaw wykres zależności siły elektromotorycznej indukcji dla cewki o ilości zwojów n = 00. 5 Odpowiedź umieszczono na końcu konspektu - Zadanie 5 - DOMOWE 4 E[V] Przedstaw wykres zależności sił strumienia magnetycznego dla cewki o ilości zwojów n = 0. Przyjmij wartość strumienia początkowego jako zero. -4 Odpowiedź umieszczono na końcu konspektu Zadanie 6 Ramka kwadratowa o boku a = cm wykonana z drutu miedzianego o polu przekroju S = 5 mm 2 (opór właściwy miedzi ρ = 1,7-8 Ωm) znajduje się w polu magnetycznym o indukcji B = 1mT. Obróciła się ona wokół jednego z boków od położenia prostopadłego do indukcji pola do położenia, w którym tworzy z wektorem indukcji kąt 30 o. Czas tego obrotu wynosił Δt = 1 s. Jaki prąd elektryczny popłynął przez ramkę w tym czasie? Odpowiedź: 36 ma Strona 3

Zadanie 6 - DOMOWE Kołowa ramka o średnicy d = 1 m obróciła się od położenia równoległego do linii sił pola do położenia prostopadłego. W jakim czasie się to stało, jeśli wytworzona siła elektromotoryczna wynosiła E = 1 V, a pole magnetyczne miało wartość indukcji B = 0,1 T? Odpowiedź: 0,785 s Zadanie 7 Z jaką szybkością należy zmienić natężenie prądu w obwodzie złożonym z cewki z rdzeniem o przenikalności magnetycznej μ = 00, ilości zwojów n = 00, polu przekroju poprzecznego S = 5 cm 2 i długości l = cm, aby wzbudzić siłę elektromotoryczną E = 1 V? Odpowiedź: ok. 0,16 s Zadanie 7 - DOMOWE Zmiana natężenia prądu o 1 A w ciągu 1 ms spowodowała wzbudzenie siły elektromotorycznej E = 0,1 mv. Ile wynosiła indukcyjność pustej wewnątrz cewki? Jaka siła elektromotoryczna wzbudziłaby się, gdyby włożono do niej rdzeń stalowy o przenikalności magnetycznej 500. Odpowiedź: L = -7 H ; E = 50 mv Zadanie 8 Zależność napięcia i natężenia prądu od czasu dla zastosowanej spirali grzejnika przedstawiają wzory: 325 sin 0 6,14 sin 0 Ile energii w kilowatogodzinach zużyto w ciągu stosowania urządzenia przed dwie doby? Ile razy w ciągu tego czasu prąd zmienił swój kierunek? O ile mniej energii zużytoby, gdyby odcięto połowę długości spirali? Odpowiedź: 48 kwh ; n = 17280000 razy ; 96 kwh Zadanie 8 - DOMOWE Zależność napięcia od czasu dla sieciowego prądu zmiennego jest 325 sin 0 Strona 4

Prądem tym zasilono żarówkę dostosowaną do tego właśnie napięcia maksymalnego prądu zmiennego o mocy P = 0 W. Jakie jest równanie natężenia prądu od czasu? Odpowiedź: 0,62 sin 0 Zadanie 9 Poniżej jest przedstawiono wykres zależności pewnego oporu pozornego od czasu. 3500 opór [Ω] 3000 2500 2000 1500 00 500 0 f [Hz] 0 500 00 1500 2000 2500 3000 Co to za opór? Oszacuj jego wartość dla częstotliwości f = 500 Hz. Oblicz zawadę dla prądu o tej częstotliwości f = 500 Hz, jeśli przesunięcie fazowe między napięciem i natężeniem, co do wartości bezwzględnej jest równy 45 o. Czy napięcie wyprzedza w tym przypadku natężenie, czy jest opóźnione? O jaki czas napięcie jest przesunięte względem natężenia prądu? Odpowiedź: Wartość oporu około 300 Ω Z = 424 Ω Napięcie jest opóźnione względem natężenia prądu 1 1 8 4000 Strona 5

Zadanie 9 - DOMOWE Połączono szeregowo do napięcia U sk = 230 V i częstotliwości f = 50 Hz opornik R = 0 Ω, cewkę o oporze indukcyjnym R L = 300 Ω i kondensator o oporze pojemnościowym R c = 200 Ω. Ile wynosi zawada obwodu? Jaka jest indukcyjność cewki i pojemność kondensatora? Naszkicuj zależność natężenia i napięcia prądu zmiennego od czasu. Odpowiedź: Z = 141 Ω L = 0,96 H ; C =15,9 μf Zadanie Obwód składający się z cewki o indukcyjności L = 0,4 H i kondensatora o pojemności C = 2 μf zasilany jest prądnicą prądu zmiennego. Jaka jest częstotliwość rezonansowa obwodu i jaka jest długość fali elektromagnetycznej wysyłanej przez ten obwód? Odpowiedź: f = 178 Hz ; λ = 1686 km Zadanie - DOMOWE Jak należy zmienić pojemność kondensatora, aby po włożeniu do cewki obwodu LC rdzenia ze stali miękkiej o przenikalności μ = 800, aby częstotliwość rezonansowa nie zmieniła się? Odpowiedź: Należy zmniejszyć 800 razy pojemność kondensatora. Strona 6

Zadanie 11 Na rdzeń transformatora podwyższającego napięcie z U 1 = 220 V do U 2 = 3300 V nawinięto jeden zwój i zmierzono w nim napięcie woltomierzem. Pokazał on napięcie U 3 = 0,5 V. Jaka jest liczba zwojóe uzwojenia pierwotnego i wtórnego? Odpowiedź: n 1 = 440 zwojów ; n 2 = 6600 zwojów Zadanie 11- DOMOWE Transformator ma obniżyć napięcie z 230 V do nie więcej niż 9 V. Na wejściu znajduje się cewka o liczbie zwojów 00. Jaka powinna być liczba zwojów uzwojenia wtórnego? Zakładając 0% sprawność, oblicz stosunek natężenia prądu w uzwojeniu wtórnym do natężenia prądu w uzwojeniu pierwotnym Odpowiedź: 39 zwojów ; 00 / 39 ZADANIE Odpowiedź do zadania 5 Φ[ -3 Wb] Przedstaw wykres zależności siły elektromotorycznej indukcji dla cewki o ilości zwojów n = 00. 5 - ODPOWIEDŹ E[V] W przedziale czasu 0 2 s; E 1 =-5V W przedziale czasu 2 5 s; E 2 =0 W przedziale czasu 5 6 s; E 3 =+5V 5 W przedziale czasu 6 8 s; E 4 =-2,5V - Strona 7

Odpowiedź do zadania 5 DOMOWEGO Zadanie 4 E[V] Przedstaw wykres zależności siły elektromotorycznej indukcji dla cewki o ilości zwojów n = 00. -4 ODPOWIEDŹ 0,16 Φ[Wb] W przedziale czasu 0 4 s; ΔΦ 1 =0,16Wb W przedziale czasu 4 12 s; ΔΦ 1 = W przedziale czasu 12 14 s; ΔΦ 1 =-0,04Wb -0,16 W przedziale czasu 14 16 s; ΔΦ 1 =0,08Wb Strona 8