Παρατηρήσεις στο σωληνοειδές

 

Οι παρατηρήσεις



Λήψη αρχείου

Ας ξαναπούμε τον κανόνα του Lenz

Πάνω στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο, βρίσκονται, δύο κυκλικοί αγωγοί Ακαι Α2, όπως φαίνεται στην κάτοψη του σχήματος. Κάθετα στη διάκεντρο των αγωγών και στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο, τοποθετείται ο ευθύγραμμος αγωγός Α. Συνδέουμε τον αγωγό Α σε κύκλωμα με πηγή συνεχούς τάσης και μεταβλητή αντίσταση, ώστε να διαρρέεται από ρεύμα, που έχει τη φορά του σχήματος. Κάποια στιγμή αρχίζουμε να κινούμε το δρομέα και η μεταβλητή αντίσταση αυξάνεται χρονικά.

α) Να κάνετε τη γραφική παράσταση  |B| – r που περιγράφει πως μεταβάλλεται το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου του ευθύγραμμου αγωγού Α, πάνω στην ευθεία της διακέντρου των δύο κυκλικών αγωγών, θεωρώντας τον αγωγό Α στη θέση r = 0.

β) Να εξηγήσετε γιατί θα αναπτυχθεί ΗΕΔ επαγωγής στους κυκλικούς αγωγούς.

γ) Να βρείτε τη φορά του επαγωγικού ρεύματος στους κυκλικούς αγωγούς, να την σχεδιάσετε στο σχήμα και να την δικαιολογήσετε.

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

Τοποθετώντας έναν κυκλικό αγωγό σε όχημα

Πάνω σε ένα οριζόντιο επίπεδο μπορεί να κινείται ένα πειραματικό όχημα, στην οριζόντια καρότσα του οποίου έχουμε ξαπλώσει έναν κυκλικό αγωγό με αντίσταση ανά μονάδα μήκους R* = 5/π Ω/m και ακτίνα α =0,3 m. Ο αγωγός τροφοδοτείται από μπαταρία με ΗΕΔ Ε = 24και εσωτερική αντίσταση r = 1Ω, που βρίσκεται πάνω στο όχημα. Το κέντρο του Κ, βρίσκεται στην αρχή ενός συστήματος αξόνων XOY, όπως φαίνεται στο σχήμα. Στη θέση x = –a και κατά τη διεύθυνση του άξονα Y΄Y, βρίσκεται ακλόνητος οριζόντιος ευθύγραμμος αγωγός απείρου μήκους, ο οποίος διαρρέεται από ρεύμα ίδιας έντασης με τον κυκλικό, με φορά που φαίνεται στο σχήμα και αποτελείται από δέσμη Ν = 10 όμοιων λεπτών ευθύγραμμων συρμάτων. Κάποια χρονική στιγμήαρχίζουμε να μετακινούμε το όχημα κατά τη θετική φορά του άξονα X΄X .

Α΄μέρος: Για μαθητές

α) Να υπολογίσετε το μέτρο και την κατεύθυνση της έντασης του μαγνητικού πεδίου του κυκλικού αγωγού στο κέντρο του Κ.
β) Να υπολογίσετε το μέτρο και την κατεύθυνση της έντασης του μαγνητικού πεδίου, που δημιουργεί ο ευθύγραμμος αγωγός στο κέντρο Κ του κυκλικού αγωγού, σε συνάρτηση με την απόσταση x από την αρχή του άξονα Χ΄Χ.
γ) Να κάνετε τη γραφική παράσταση της αλγεβρικής τιμής της έντασης του συνολικού μαγνητικού πεδίου στο κέντρο Κ του κυκλικού αγωγού σε συνάρτηση με τη θέση x, πάνω στον άξονα X΄X . Θεωρείστε θετική τη φορά προς τον αναγνώστη. Σε ποια θέση μηδενίζεται η ένταση του μαγνητικού πεδίου;
Οι αγωγοί βρίσκονται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο. Δίνεται  kμ = 10-7Ν/Ακαι να μη ληφθούν υπόψη τα επαγωγικά φαινόμενα, που εμφανίζονται κατά την κίνηση του κυκλικού αγωγού.

Β΄μέρος: Για καθηγητές

Αλλάζουμε την πολικότητα της πηγής. Ας υπολογίσουμε τη δύναμη Laplace που δέχεται ο κυκλικός ρευματοφόρος αγωγός, από το μαγνητικό πεδίο του ευθύγραμμου, όταν το κέντρο του Κ βρίσκεται σε απόσταση r =2R από τον ευθύγραμμο .

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

Μαγνητική αιώρηση τραίνου

Α) Η αρχή λειτουργίας
Ένα μακρύ ευθύγραμμο σύρμα, βρίσκεται στο επίπεδο που ορίζει ένας ορθογώνιος συρμάτινος βρόγχος και είναι τοποθετημένο παράλληλα στις μεγαλύτερες πλευρές του ορθογωνίου όπως στο σχήμα 1. Οι εντάσεις των ρευμάτων στο σύρμα και στο βρόγχο είναι αντίστοιχα Ι = 10Α και Ι1 = 1Α, με φορές που φαίνονται στο σχήμα 1. Οι διαστάσεις του ορθογωνίου είναι a = 0,2και b = 0,3m, ενώ η απόσταση του σύρματος από το βρόγχο είναι d = 0,25m. Υπολογίστε την ηλεκτρομαγνητική δύναμη που δέχεται ο βρόγχος, από το σύρμα. Δίνεται kμ = 10-7Ν/Α2.

Β) Η εφαρμογή στην πράξη…
Η διάταξη του Α΄ μέρους μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην μαγνητική αιώρηση τραίνου. Κατακόρυφο ορθογώνιο λεπτό πηνίο με N σπείρες, πλάτους a και μήκους b, που στο σχήμα 2 φαίνεται η πλάγια όψη του, τοποθετείται κάτω από κάθε βαγόνι. 

Συνέχεια (Word)

Συνέχεια (Pdf)

Ένα μοτεράκι με υδράργυρο

Ένας λεπτός μεταλλικός δίσκος ακτίνας r = 0,2m, μπορεί να περιστρέφεται σε κατακόρυφο επίπεδο, γύρω από ακλόνητο οριζόντιο άξονα περιστροφής που διέρχεται από το κέντρο του Ο. Τοποθετούμε μια λεκάνη με υδράργυρο κάτω από το δίσκο, έτσι ώστε το κατώτατο σημείο Α του δίσκου να εφάπτεται στην επιφάνεια υδραργύρου. Συνδέουμε με καλώδια τους πόλους μιας μπαταρίας, ΗΕΔ Ε = 6V και μηδενικής εσωτερικής αντίστασης, στον άξονα του δίσκου και την επιφάνεια του υδραργύρου, όπως στο παραπάνω σχήμα. Με έναν ισχυρό πεταλοειδή μαγνήτη μπορούμε να δημιουργήσουμε ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης μέτρου Β = 2Τ και ύψους h = r από την επιφάνεια του υδραργύρου. Όταν κλείσουμε το διακόπτη Δ, θα παρατηρήσουμε ότι o δίσκος περιστρέφεται.
α) Μπορείτε να εξηγήσετε γιατί περιστρέφεται ο δίσκος;

Συνέχεια (Word)

Συνέχεια (Pdf)

Σχόλιο: Οι «ειδικοί» του Υπουργείου Παιδείας, αποφάσισαν ότι η ΗΕΔ από περιστροφή είναι ΕΚΤΟΣ ΥΛΗΣ…

Ο αγωγός απογειώνεται

Ένα σύρμα μάζας m = 0,1kg κάμπτεται ώστε να πάρει το σχήμα Π και τα άκρα του στερεώνονται (όπως οι ομπρέλες στην άμμο) μέσα σε δυο μεταλλικά δοχεία, γεμάτα με ρινίσματα σιδήρου. Τα δοχεία βρίσκονται σε οριζόντιο τραπέζι, ενώ το επίπεδο του σύρματος  είναι κατακόρυφο. Το οριζόντιο τμήμα του σύρματος έχει μήκος L = 1m και  στο χώρο υπάρχει οριζόντιο ομογενές μαγνητικό πεδίο, έντασης Β = 2Τ. Με τη βοήθεια πηγής και κατάλληλου (πατητού) διακόπτη, κατασκευάζουμε το κύκλωμα του σχήματος. Με στιγμιαίο κλείσιμο και άνοιγμα του διακόπτη, που διαρκεί Δt = 0,1s, διαβιβάζουμε ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου στο κύκλωμα, οπότε παρατηρούμε ότι το σύρμα εκτοξεύεται προς τα πάνω φτάνοντας οριακά στην οροφή του εργαστηρίου σε ύψος h = 3,2(από τη θέση διακοπής του ρεύματος). Υποθέτουμε ότι τα ρινίσματα σιδήρου ασκούν μόνο πλευρική στήριξη στο σύρμα Π, το πάχος του στρώματος των ρινισμάτων είναι αρκετό για να μη χάνεται η επαφή πριν το μηδενισμό του ρεύματος, οι τριβές αμελητέες και η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι g = 10m/s2.
α) Εξηγείστε την ανύψωση του σύρματος Π.
β) Υπολογίστε την ταχύτητα με την οποία εγκαταλείπει τα ρινίσματα σιδήρου το σύρμα Π και το χρόνο ανόδου στο μέγιστο ύψος.
γ) Βρείτε την ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου q που πέρασε από μια διατομή του σύρματος.
δ) Ποιο είναι το μέτρο της μέσης δύναμης Laplace που δέχτηκε το σύρμα;

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

Μήκος σύρματος, μήκος σωληνοειδούς και ένα κόψιμο

Συνέχεια (Word)

Συνέχεια (Pdf)

Με ένα σύρμα δυο στεφάνια

Διαθέτουμε ένα λεπτό, ομογενές και ισοπαχές σύρμα και αφού το κόψουμε σε δυο κομμάτια μήκους L1 και L2, με λόγο μηκών L1/L2 = 4, φτιάχνουμε με αυτά δυο επίσης  λεπτά στεφάνια Σ1 και Σ2, με αριθμό σπειρών Νκαι Ν2 αντίστοιχα.
Συνδέουμε τα στεφάνια σε σειρά με πηγή συνεχούς ρεύματος και με τη βοήθεια ενός ευαίσθητου μαγνητόμετρου, βρίσκουμε ότι στο κέντρο των στεφανιών οι εντάσεις των μαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται έχουν σχέση Β1 = 9Β2.

Συνέχεια(Word)

Συνέχεια(Pdf)

Ασκήσεις Ηλεκτρομαγνητισμού – 2020

Πατήστε την εικόνα για να δείτε τις Ασκήσεις.

Το αρχείο θα ανανεώνεται διαρκώς… Οι τίτλοι των ασκήσεων, αν τοποθετηθούν σε μηχανή αναζήτησης οδηγούν στο συγγραφέα, του οποίου είναι πνευματική ιδιοκτησία.

Πηγή: Ylikonet.gr

Ερωτήσεις Ηλεκτρομαγνητισμού – 2020

Πατήστε την εικόνα για να δείτε τις ερωτήσεις

Το αρχείο συνεχώς θα ανανεώνεται… Οι τίτλοι των ασκήσεων, αν τοποθετηθούν σε μηχανή αναζήτησης οδηγούν στο συγγραφέα, του οποίου είναι πνευματική ιδιοκτησία.

Πηγή: Ylikonet.gr

Kατηγορίες

Πρόσφατα άρθρα

Σαν σήμερα

  1. 23/07/776 π.Χ: Οι πρώτοι Ολυμπιακοί Αγώνες αρχίζουν στην Ολυμπία.

Top
 
Αλλαγή μεγέθους γραμματοσειράς
Αντίθεση
Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων