Ο μαγνήτης πλησιάζει ένα κυκλικό πλαίσιο

Ένας ραβδόμορφος μαγνήτης πέφτει κατακόρυφα, πλησιάζοντας ένα σταθερό οριζόντιο κυκλικό πλαίσιο, το οποίο αποτελείται από ν κυκλικούς αγωγούς, σχηματίζοντας κλειστό κύκλωμα. Τη στιγμή t1 που δείχνει το διπλανό σχήμα, η δυναμική ενέργεια του μαγνήτη μειώνεται κατά 6J/s.

i) Να εξηγήσετε γιατί το πλαίσιο διαρρέεται από ρεύμα και να βρείτε την φορά του για την στιγμή t1 του σχήματος.

ii) Την στιγμή t1 η κινητική ενέργεια του μαγνήτη αυξάνεται με ρυθμό:

α) 5J/s,      β)  6J/s,     γ) 7J/s.

Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.

Η αντίσταση του αέρα θεωρείται αμελητέα.

Απάντηση και σχόλια

Πειράματα επαγωγής με ένα τετράγωνο πλαίσιο και έναν ευθύγραμμο αγωγό

 

Α) Το τετράγωνο συρμάτινο πλαίσιο (Π) κινείται προς τα δεξιά με ταχύτητα μέτρου υ. Στο ίδιο επίπεδο με το πλαίσιο, βρίσκεται ακίνητος ο ευθύγραμμος αγωγός (Ε) μεγάλου μήκους, που διαρρέεται από σταθερό ρεύμα έντασης Ι, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.

Β) Το πλαίσιο (Π) του ερωτήματος Α, κινείται στο ίδιο επίπεδο με τον ακίνητο αγωγό (Ε), αλλά με ταχύτητα μέτρου υ παράλληλη προς αυτόν όπως φαίνεται στο σχήμα 2.

Συνέχεια πειραμάτων…

σε Word

ή σε Pdf

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)

Μαγνητική ροή υπό γωνία…

Χρησιμοποιώντας λεπτό σύρμα, φτιάχνουμε ένα κυκλικό στεφάνι αμελητέου πάχους, με Ν = 10σπείρες και ακτίνα r = 2 / √π m. Το σύρμα έχει αντίσταση ανά μονάδα μήκους R* = 0,5 / √π Ω/m. Στα άκρα του συνδέουμε λαμπτήρα αντίστασης R = 80Ω, ο οποίος όταν λειτουργεί κανονικά αποδίδει θερμική ισχύ P = 51,2W. Ενεργοποιούμε ένα ομογενές μαγνητικό πεδίο, ώστε οι δυναμικές γραμμές να διέρχονται από όλη την επιφάνεια του στεφανιού, σχηματίζοντας γωνία θ = 530, με αυτήν, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Η ένταση του μαγνητικού πεδίου μεταβάλλεται στη συνέχεια σύμφωνα με τη γραφική παράσταση του σχήματος 2. Το στεφάνι παραμένει ακίνητο, το εμβαδικό διάνυσμα  έχει τη φορά του σχήματος 1 και δίνεται ημ530 = 0,8.

α) Να γράψετε τις χρονικές εξισώσεις της μαγνητικής ροής που διέρχεται από την επιφάνεια μίας σπείρας του στεφανιού.

β) Να βρείτε τη χρονική εξέλιξη της ΗΕΔ που αναπτύσσεται στο στεφάνι και να κάνετε την αντίστοιχη γραφική παράσταση σε βαθμολογημένους άξονες. Θα χαρακτηρίζατε την παραγόμενη ΗΕΔ ως συνεχή ή εναλλασσόμενη;

γ) Να κάνετε τη γραφική παράσταση της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα και να υπολογίσετε την ενεργό τιμή της.

δ) Να εξετάσετε αν ο λαμπτήρας λειτουργεί κανονικά.

ε) Βρείτε το ηλεκτρικό φορτίο που θα περάσει από μια διατομή του κυκλώματος αλγεβρικά με βάση τη φορά του ρεύματος και το κατά απόλυτη τιμή ηλεκτρικό φορτίο που θα διακινηθεί ανεξάρτητα της φοράς του ρεύματος. Ποιο από τα δύο μας δίνει ο νόμος Newman αν εφαρμοστεί για όλο το χρονικό διάστημα των 3s;

στ) Κοιτώντας το στεφάνι από ψηλά (κάτοψη), σχεδιάστε και δικαιολογείστε τη φορά του επαγωγικού ρεύματος.

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

 

Διαφορές δυναμικού σε ένα ακίνητο τετράγωνο πλαίσιο

Στο εσωτερικό ενός ομογενούς μαγνητικού πεδίου, που δημιουργείται από ένα σωληνοειδές, βρίσκεται το συρμάτινο τετράγωνο πλαίσιο ΑΓΔΖ του διπλανού σχήματος, πλευράς α, με το επίπεδό του κάθετο στις δυναμικές γραμμές του πεδίου και το κέντρο του Κ πάνω στον άξονα του σωληνοειδούς. Οι αντιστάσεις R1 και R2 είναι γνωστές, με R2 = 2R1 = 2R και αποτελούν τις μόνες αντιστάσεις του κυκλώματος. Η αλγεβρική τιμή της έντασης του μαγνητικού πεδίου μεταβάλλεται σύμφωνα με τη σχέση Β = Β0 +ktόπου k μια θετική σταθερά. Θεωρούμε την κάθετη στην επιφάνεια του πλαισίου, ομόρροπη με το διάνυσμα της έντασης του μαγνητικού πεδίου.
i) Το κύκλωμα
α) διαρρέεται από επαγωγικό ρεύμα, που έχει ωρολογιακή φορά.
β) διαρρέεται από επαγωγικό ρεύμα, που έχει αντιωρολογιακή φορά.
γ) δεν διαρρέεται από ρεύμα, αφού δεν υπάρχει συνδεδεμένη ηλεκτρική πηγή.
Βρείτε τη σωστή πρόταση, δικαιολογώντας την.

Συνέχεια(Word)

Συνέχεια(Pdf)

Η παράσταση του ρεύματος και η κίνηση της ράβδου

Ο ευθύγραμμος αγωγός ΑΓ του κυκλώματος, που φαίνεται στο σχήμα 1, μπορεί να κινείται σε επαφή πάντα με τους παράλληλους ευθύγραμμους αγωγούς χ΄χ και ψ΄ψ. Η αντίσταση του αγωγού ΑΓ είναι και είναι η μόνη αντίσταση του κυκλώματος. Όλη η διάταξη  βρίσκεται πάνω σε οριζόντιο επίπεδο, ενώ στο χώρο υπάρχει κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο, με φορά προς τα κάτω. Το κύκλωμα διαρρέεται από επαγωγικό ρεύμα, του οποίου η χρονική εξέλιξη φαίνεται στο σχήμα 2.

Συνέχεια(Word)

Συνέχεια(Pdf)

Το ορθογώνιο πλαίσιο απομακρύνεται από τον ευθύγραμμο αγωγό

Ένα συρμάτινο πλαίσιο ΚΛΜΝ, πλάτους a = 5cm και μήκους b = 10cm, βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με έναν αγωγό μεγάλου μήκους, ο οποίος διαρρέεται από ρεύμα έντασης I = 3A όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Το πλαίσιο απομακρύνεται από τον αγωγό, με σταθερή ταχύτητα μέτρου υ = 4m/s, παραμένοντας πάντα στο ίδιο επίπεδο με αυτόν.

α) Εξηγείστε για ποιο λόγο θα αναπτυχθεί ΗΕΔ επαγωγής στο πλαίσιο.

β) Κάποια στιγμή που η πλευρά ΚΛ απέχει από τον αγωγό απόσταση d = 2cm, υπολογίστε την ΗΕΔ επαγωγής που αναπτύσσεται στο πλαίσιο.

γ) Ποια είναι η φορά του επαγωγικού ρεύματος στο πλαίσιο; Δικαιολογείστε την απάντησή σας.

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

Επαγωγή και ερμηνείες φαινομένων

του Διονύση Μάργαρη.

Η λειτουργία των ηλεκτρικών πηγών, στηρίζονται  κυρίως στο φαινόμενο της επαγωγής.

Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή είναι το φαινόμενο της ανάπτυξης Ηλεκτρεγερτικής δύναμης σε ένα αγωγό, η οποία λαμβάνει χώρα όταν μεταβάλλεται η μαγνητική ροή που διέρχεται από την επιφάνεια που ο συγκεκριμένος αγωγός ορίζει.

Σύμφωνα δε με το νόμο του Faraday:

Η παραπάνω  μεταβολή της μαγνητικής ροής μπορεί να οφείλεται σε δύο διαφορετικούς λόγους.

  • Ηλεκτρεγερτική δύναμη που αναπτύσσεται εξαιτίας της σχετικής κίνησης ενός αγωγού και ενός μαγνητικού πεδίου (ένας αγωγός κινείται σε μαγνητικό πεδίο ή ένας μαγνήτης πλησιάζει ένα πηνίο)
  • ΗΕΔ που δεν οφείλεται σε σχετική κίνηση αλλά αναπτύσσεται από ένα χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο.

Ας τα δούμε: αναλυτικά.

 

Ο μαγνήτης και το δαχτυλίδι …

Ο μαγνήτης και το δαχτυλίδι 1
Ο μαγνήτης και το δαχτυλίδι 2
Ο μαγνήτης και το δαχτυλίδι 3
Ο μαγνήτης και το δαχτυλίδι 4

Ευχαριστώ τους: Διονύση Μάργαρη, Χρήστο Αγριόδημα, Παντελή Παπαδάκη, Θοδωρή Παπασγουρίδη.

Ένα μαζεματάκι επαγωγής πριν τις εξετάσεις

Στο κύκλωμα του σχήματος, η ράβδος ΑΓ με μήκος l, μάζα m και αμελητέας αντίστασης, μπορεί να κινείται χωρίς τριβές σε επαφή με τους δυο κατακόρυφους (χωρίς αντίσταση) αγωγούς χ’χ και ψ΄ψ. Στο χώρο υπάρχει οριζόντιο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης μέτρου Β, με φορά όπως στο σχήμα, ενώ η αντίσταση του αγωγού χψ είναι R. Η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι g και το βαλλιστικό γαλβανόμετρο έχει αμελητέα αντίστασηΤη χρονική στιγμή t0 = 0, αφήνουμε ελεύθερη τη ράβδο να κινηθεί και αυτή κατέρχεται παραμένοντας οριζόντια, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.

Συνέχεια(Word)

Συνέχεια(Pdf)

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