Σωληνοειδές και επαγωγή.
Γύρω από ένα πυρήνα μαλακού σιδήρου τυλίγουμε δύο πηνία, όπως στο διπλανό σχήμα. Στα άκρα του Α πηνίου συνδέεται γεννήτρια και ο διακόπτης είναι κλειστός. Χαρακτηρίστε σαν σωστές ή λαθεμένες τις παρακάτω προτάσεις.
α) Στο εσωτερικό του Α πηνίου δημιουργείται μαγνητικό πεδίο με ένταση που έχει φορά προς τα δεξιά.
β) Στο δεξιό άκρο του πυρήνα δημιουργείται Βόρειος μαγνητικός πόλος.
γ) Η ροή που περνά από το πηνίο Γ είναι σταθερή.
δ) Ο αντιστάτης διαρρέεται από ρεύμα με φορά από το Κ?Λ.
ε) Σε μια στιγμή ανοίγουμε το διακόπτη, αμέσως μετά:
i) Η ροή που περνά από το πηνίο Γ είναι μειώνεται.
ii) Ο αντιστάτης διαρρέεται από ρεύμα με φορά από το Κ ?Λ.
Πτώση αγωγού και οριακή ταχύτητα. Ενεργειακές μετατροπές.
Ο αγωγός ΑΓ έχει μάζα 2kg, αφήνεται να κινηθεί κατακόρυφα, όπως στο σχήμα, οπότε μετά από λίγο αποκτά οριακή ταχύτητα. Δίνεται g=10m/s2.
Α) Να σχεδιάστε την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον ΑΓ και την δύναμη που δέχεται από το μαγνητικό πεδίο.
Β) Τη στιγμή που ο αγωγός έχει κατέβει κατά h=2m, έχει ταχύτητα 4m/s. Για το χρονικό διάστημα που μεσολάβησε:
i) δυναμική ενέργεια μειώθηκε κατά 40J.
ii) Η κινητική ενέργεια αυξήθηκε κατά 16J.
iii) Το έργο της δύναμης Laplace είναι ίσο με 16J.
iv) Στο κύκλωμα αναπτύχθηκε ηλεκτρική ενέργεια ίση με 24J.
v) Το έργο της δύναμης Laplace εκφράζει τη μηχανική ενέργεια που μετατρέπεται σε ηλεκτρική.
vi)Το έργο της δύναμης Laplace εκφράζει την ηλεκτρική ενέργεια που μετατρέπεται σε μηχανική.
Χαρακτηρίστε σαν σωστές ή λαθεμένες τις παραπάνω προτάσεις.
ΕΡΩΤΗΣΗ ΣΤΗΝ ΕΠΑΓΩΓΗ.
Ο αγωγός του σχήματος έχει μάζα 2kg και αφήνεται να κινηθεί όπως στο σχήμα, οπότε μετά από μετατόπιση x=2m έχει ταχύτητα 2m/s.
Α) Να σχεδιάστε την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον ΑΓ και την δύναμη που δέχεται από το μαγνητικό πεδίο.
Β) Για το διάστημα που μεσολάβησε να χαρακτηρίστε σαν σωστές ή λαθεμένες τις παρακάτω προτάσεις.
i) Ο αγωγός κινείται με επιτάχυνση προς τα δεξιά, η οποία μειώνεται μέχρι να μηδενιστεί και ο αγωγός να αποκτήσει οριακή ταχύτητα.
ii) Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα μειώνεται.
iii) Το έργο της δύναμης Laplace είναι ίσο με 4J.
iv) Το έργο της δύναμης Laplace εκφράζει την ενέργεια που μετατρέπεται από ηλεκτρική σε κινητική.
v) Το έργο της δύναμης Laplace εκφράζει την ενέργεια που μετατρέπεται από μηχανική σε ηλεκτρική.
vi) Η ηλεκτρική ενέργεια που παρείχε η πηγή στο κύκλωμα είναι μεγαλύτερη από 4J.
Πώς η Ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε Μηχανική;
Ο αγωγός ΑΓ αφήνεται να κινηθεί οριζόντια όπως στο σχήμα. Η πηγή έχει ΗΕΔ Ε=10V και εσωτερική αντίσταση r=1Ω, ο αγωγός ΑΓ έχει μάζα 2kg, μήκος 1m και αντίσταση R=4Ω, ενώ Β=0,5Τ.
i) Εξηγείστε γιατί θα κινηθεί ο αγωγός.
ii) Για τη στιγμή που η ταχύτητα του αγωγού είναι υ=6m/s, ζητούνται:
α) Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα.
β) Η επιτάχυνση του αγωγού.
γ) Η ισχύς της πηγής και η ισχύς της ΗΕΔ από επαγωγή που εμφανίζεται στην πλευρά ΑΓ.
δ) Ο ρυθμός με τον οποίο παράγεται θερμότητα στο κύκλωμα.
ε) Η ισχύς της δύναμης Laplace.
στ) Ο ρυθμός μεταβολής της κινητικής ενέργειας του αγωγού ΑΓ.
iii) Ποια η οριακή ταχύτητα του αγωγού;
ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ. Μετατροπή ενέργειας.
Στο σχήμα ο αγωγός ΑΓ έχει μάζα 20kg, και μήκος 1m και εκτοξεύεται για t=0 οριζόντια με αρχική ταχύτητα υ0 =10m/s, κινείται δε χωρίς τριβές. Αν R=2Ω και Β=2Τ να βρεθούν:
i) Η αρχική ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα.
ii) Πόση είναι η αρχική επιτάχυνση του αγωγού;
iii) Μετά από λίγο τη στιγμή t1 ο αγωγός έχει ταχύτητα 4m/s.
α) Ποια η ηλεκτρική ισχύς την στιγμή αυτή;
β) Με ποιο ρυθμό μειώνεται η κινητική ενέργεια του αγωγού την στιγμή t1;
γ) Πόση θερμότητα έχει παραχθεί στον αντιστάτη R από t=0 έως t1;
iv) Πόση συνολικά θερμότητα παράγεται πάνω στον αντιστάτη R;
Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή και Οριακή ταχύτητα.
Ο αγωγός ΑΓ κινείται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο, όπως στα σχήματα. Στο σχήμα (1) κινείται με σταθερή ταχύτητα, στο σχήμα (2) ξεκινά από την ηρεμία και κινείται με σταθερή επιτάχυνση και στο σχήμα (3) ξεκινά να κινείται με την επίδραση σταθερής δύναμης F.
α) Σε ποια περίπτωση ο αγωγός αποκτά οριακή ταχύτητα;
β) Σε ποια περίπτωση ο αγωγός δέχεται μεταβλητή δύναμη;
γ) Σε ποια γραφική παράσταση της έντασης ρεύματος, σε συνάρτηση με το χρόνο, αντιστοιχεί κάθε περίπτωση;
ΗΕΔ από επαγωγή σε στρεφόμενο αγωγό.
Ο Αγωγός ΟΑ μήκους L, στρέφεται με σταθερή συχνότητα f κάθετα στις δυναμικές γραμμές ομογενούς μαγνητικού πεδίου έντασης Β, γύρω από το άκρο του Ο.
α) Το άκρο Α θα φορτιστεί θετικά.
β) Σε ένα ηλεκτρόνιο που βρίσκεται στο μέσο Μ του ΟΑ, ασκείται δύναμη από το μαγνητικό πεδίο με μέτρο F= πΒef.
γ) Η δύναμη Laplace που δέχεται ο ΟΑ τείνει να τον σταματήσει.
δ) Αν διπλασιάσουμε την συχνότητα περιστροφής, θα διπλασιαστεί και η αναπτυσσόμενη ΗΕΔ από επαγωγή πάνω στον αγωγό.