Κατηγορία: 4.052 Επαγωγή

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 +kt, όπου 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(Pdf)

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 R 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(Pdf)

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(Pdf)

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 αντίσταση. Τη χρονική στιγμή t₀ = 0, αφήνουμε ελεύθερη τη ράβδο να κινηθεί και αυτή κατέρχεται παραμένοντας οριζόντια, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.

Συνέχεια(Pdf)

Δυο ευθύγραμμα παράλληλα μεταλλικά σύρματα ΚΛ και ΜΝ μεγάλου μήκους, χωρίς αντίσταση, βρίσκονται σε οριζόντιο επίπεδο, σε απόσταση l = 1m μεταξύ τους, μέσα σε κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης μέτρου Β = 0,2Τ, που εκτείνεται σε όλο το χώρο που βρίσκονται τα σύρματα και έχει φορά προς τα κάτω. Δύο παράλληλοι ευθύγραμμοι αγωγοί ΑΓ και ΔΖ μήκους l και ίδιας αντίστασης R = 0,2Ω, έχουν τα άκρα τους διαρκώς σε επαφή με τα σύρματα ΚΛ και ΜΝ, παραμένοντας κάθετοι σε αυτά όπως στο σχήμα.

Συνέχεια(Pdf)

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 (Pdf)

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

Πάνω στον οριζόντιο πάγκο του εργαστηρίου βρίσκεται ένα τετράγωνο συρμάτινο πλαίσιο Π πλευράς α = 1m, που παρουσιάζει αντίσταση ανά μονάδα μήκους R^*=0,5Ω/m. Στο χώρο έχουμε δημιουργήσει κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο, με φορά προς τα πάνω, η ένταση του οποίου έχει χρονικά μεταβλητή αλγεβρική τιμή, έτσι ώστε στο πλαίσιο να δημιουργείται επίσης χρονικά μεταβλητή ΗΕΔ επαγωγής, σύμφωνα με το διπλανό διάγραμμα.
α) Να προσδιοριστεί η φορά του επαγωγικού ρεύματος, θεωρώντας ότι το εμβαδικό διάνυσμα έχει φορά προς τα πάνω.
β) Βρείτε τη μέση ΗΕΔ που αναπτύσσεται στο πλαίσιο από 0 ως 12s.
γ) Πόσα ηλεκτρόνια πέρασαν από μια διατομή του πλαισίου από 0 ως 12s;
δ) Βρείτε τη συνάρτηση Ε_επ =f(t).
Δίνεται το φορτίο του ηλεκτρονίου q_e = 1,6.10^-19C.

Απάντηση (Pdf)