regneark

Mellomliggende elektromagnetisme og elektromagnetisk induksjon

Peilinger med mellomliggende seilas (Februar 2019).

Anonim

Mellomliggende elektromagnetisme og elektromagnetisk induksjon

DC elektriske kretser


Spørsmål 1

Når en elektrisk strøm passerer gjennom en ledningspole, skaper det et magnetfelt. Hvis størrelsen på denne strømmen endres over tid, så vil styrken av magnetfeltet.

Vi vet også at en magnetfeltfluss som endres over tid, vil forårsake spenning langs lengden av en trådspole. Forklar hvordan de komplementære prinsippene for elektromagnetisme og elektromagnetisk induksjon manifesterer seg samtidig i den samme trådspolen for å produsere selvinduksjon .

Forklar også hvordan Lenz lov angår polariteten til spiralens selvinduserte spenning.

Avslør svar Skjul svar

En skiftende strøm gjennom en spole gir et spenningsfall som motsetter retningen for forandring.

Merknader:

Selvinduksjon er ikke et vanskelig konsept å forstå hvis man allerede har en god forståelse av elektromagnetisme, elektromagnetisk induksjon og Lenzs lov. Noen studenter kan slite med å forstå selvutvikling, fordi det er sannsynligvis den første applikasjonen de har sett hvor disse tre fenomenene er sammenhengende samtidig.

Spørsmål 2


∫f (x) dx Kalkulasjonsvarsling !


I en enkel motstandskrets kan strømmen beregnes ved å dividere påført spenning ved motstand:

Selv om en analyse av denne kretsen trolig virker trivial for deg, vil jeg oppfordre deg til å se på hva som skjer her fra et nytt perspektiv. Et viktig prinsipp observert mange ganger i studiet av fysikk er det av likevekt, hvor mengder naturlig "søker" en tilstand av balanse. Balansen søkt av denne enkle kretsen er lik spenning: spenningen over motstanden må settes til samme verdi som spenningen fra kilden:

Hvis motstanden betraktes som en kilde til spenningsøkning med spenningskilden, må strømmen konvergere til hvilken verdi som er nødvendig for å generere den nødvendige balansespenningen over motstanden, i henhold til Ohms lov (V = IR). Med andre ord oppnår motstandens nåværende hvilken størrelse den har til for å generere et spenningsfall som er lik spenningen til kilden .

Dette kan virke som en merkelig måte å analysere en slik enkel krets på, med motstanden "søker" for å generere et spenningsfall som er lik kilden, og nåværende "magisk" forutsatt hvilken verdi det må for å oppnå den spenningsvekten, men det er nyttig i å forstå andre typer kretselementer.

For eksempel, her har vi en kilde til likespenning koblet til en stor spole av ledning gjennom en bryter. Anta at trådspolen har ubetydelig motstand (0 Ω):

Som motstandskretsen vil spolen "søke" å oppnå spenningsvekt med spenningskilden når bryteren er stengt. Imidlertid vet vi at spenningen indusert i en spole ikke er direkte proporsjonal med strømmen som det er med en motstand - i stedet er en spole spenningsfall proporsjonal med frekvensen av forandring av magnetisk fluss over tid som beskrevet av Faradays lov om elektromagnetisk induksjon :

v- spole = N d φ


dt

Hvor,

v- spole = Øyeblikkelig indusert spenning, i volt

N = Antall svinger i trådspole

((d φ) / dt) = Øyeblikkelig endring av magnetisk flux, i webere per sekund

Anta et lineært forhold mellom spole strøm og magnetisk flux (dvs. φ dobler når jeg dobler), beskriv denne enkle kretsens nåværende over tid etter at bryteren er lukket.

Avslør svar Skjul svar

Når bryteren lukkes, øker strømmen jevnt med en lineær hastighet over tid:

Utfordringsspørsmål: ekte trådspoler inneholder elektrisk motstand (med mindre de er laget av superledende ledning, selvfølgelig), og vi vet hvordan spenningsvekt skjer i resistive kretser: strømmen samler seg til en verdi som er nødvendig for at motstanden faller like mye spenning som kilde. Beskriv da hva gjeldende gjør i en krets med en ekte trådspole, ikke en superledende trådspole.

Merknader:

Studenter som ennå ikke forstår begrepet induktans, kan være tilbøyelige til å foreslå at strømmen i denne kretsen vil være uendelig etter Ohms lov (I = E / R). Et av formålene med dette spørsmålet er å avsløre slike misforståelser, slik at de kan korrigeres.

Denne kretsen gir et utmerket eksempel på kalkulatorprinsippintegrasjonen, hvor applikasjonen av en jevn spenning over induktor resulterer i en stadig økende strøm. Uansett om du bør ta kontakt med dette emnet, avhenger av studentens matematiske evne.

Spørsmål 3

En veldig nyttig metode for å måle strøm gjennom en ledning er å måle styrken av magnetfeltet rundt den. Denne typen ammeter er kjent som et klemmemåler:

Å vite prinsippet bak denne målerens operasjon, beskrive hvilke nåværende verdier som vil bli indikert av de tre klemmemetrene i denne kretsen:

Meter A =
Meter B =
Meter C =
Avslør svar Skjul svar

Meter A = 2, 5 ampere
Meter B = 2, 5 ampere
Meter C = 0 ampere

Merknader:

Clamp-on meter er svært nyttige deler av testutstyr, men de må brukes riktig. Jeg har sett mange mennesker gjør feilen ved å klemme en av disse ammeters rundt flere ledninger når de prøver å måle mengden strøm gjennom bare en. Hvis du har noen klemmemålere i klasserommet ditt, må studentene sette opp en enkel krets som dette og bevise gyldigheten av konseptet.

Spørsmål 4

Skriv en ligning som uttrykker mengden av magnetisk fluss (Φ) produsert av en elektromagnet, gitt mengden elektrisk strøm (I), antall svinger i trådspolen (N) og motviljen til kjernematerialet (ℜ) .

Avslør svar Skjul svar

Φ = NI


Merknader:

Dette er en øvelse i algebraisk substitusjon. Studentene er ikke sannsynlig å finne denne ligningen hvor som helst, så de må lage den fra en kombinasjon av to andre ligninger.

Spørsmål 5


∫f (x) dx Kalkulasjonsvarsling !


Plot de relative BH-kurver for en prøve av luft og en prøve av jern, i forhold til hverandre (så mye som mulig):

Hva merker du om skråningen (også kalt derivatet, eller (dB / dH)) av hvert plott "# 5"> Avslør svar Skjul svar

Oppfølgingsspørsmål: Legg merke til at hellingen til begge tomtene er omtrent like mot den høyre høyre enden av grafen. Forklar denne effekten når det gjelder magnetisk metning .

Merknader:

Formålet med dette spørsmålet er todelt: å få elevene til å se at et ferromagnetisk materiale som jern er mye mer permeabelt (mindre "motvillig") enn luft, men at de store gevinsten i B som er realisert med jern, har en tendens til å forsvinne så snart som metning setter inn. Når jern er mettet, er gevinsten i B for like store fremskritt i H det samme som for luft. Det vil si at (dB / dH) for jern er lik (dB / dH) for luft når jern er mettet.

Spørsmål 6

Hvis en ledningsspole med 450 svinger er utsatt for en magnetisk flux som øker med en hastighet på 0, 008 Webers per sekund, hvor mye spenning vil bli indusert over spolen "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/ images / quiz / 01983x01.png ">

Avslør svar Skjul svar

3, 6 volt

Merknader:

Dette er bare en kvantitativ anvendelse av Faradays lov. Det er ingen betydning for det faktum at den magnetiske fluxen øker i stedet for å avta. Den eneste effekten dette ville ha på den induserte spenningen, er dens polaritet.

Spørsmål 7

Lenz lov beskriver opposisjonen mot endringer i magnetisk flux som skyldes elektromagnetisk induksjon mellom et magnetfelt og en elektrisk leder. Et apparat som er i stand til å demonstrere Lenzs lov er en kobber- eller aluminiumskive (elektrisk ledende, men ikke-magnetisk) plassert nær enden av en kraftig permanentmagnet. Det er ingen tiltrekning eller avstøtning mellom disken og magneten når det ikke er bevegelse, men en kraft vil utvikle seg mellom de to objektene dersom enten plutselig flyttes. Denne kraften vil være i en slik retning at den forsøker å motstå bevegelsen (dvs. kraften forsøker å holde gapet konstant mellom de to objektene):

Vi vet at denne kraften er magnetisk i naturen. Det vil si at den induserte strømmen får disken til å bli en magnet for å reagere mot permanentmagnets felt og frembringe motstandskraften. For hvert av følgende scenarier merker du diskens induserte magnetiske poler (Nord og Sør) som det reagerer på bevegelsen pålagt av en utvendig kraft:

Avslør svar Skjul svar

Diskens eget magnetfelt vil utvikle seg på en slik måte at den "kjemper" for å holde konstant avstand fra magneten:

Oppfølgingsspørsmål: Spor rotasjonsretningen for den induserte elektriske strømmen i disken som er nødvendig for å produsere både den repulsive og den attraktive kraften.

Merknader:

Dette fenomenet er vanskelig å demonstrere uten en veldig kraftig magnet. Men hvis du har slike apparater tilgjengelig i laboratorieområdet, ville det gjøre et flott stykke for demonstrasjon!

En praktisk måte jeg har demonstrert Lenzs lov på er å skaffe en sjeldne jordmagnet ( veldig kraftig!), Sett den opp på et bord og slipp deretter en aluminiumsmynt (for eksempel en japansk yen) slik at den lander på toppen av magneten. Hvis magneten er sterk nok og mynten er lys nok, vil mynten forsiktig komme til å hvile på magneten i stedet for å slå hardt og hoppe av.

En mer dramatisk illustrasjon av Lenzs lov er å ta samme mynt og snurre den (på kant) på en bordoverflate. Deretter tar du magneten nær kanten av spinnemynten, og ser at mynten raskt kommer til stopp, uten kontakt mellom mynt og magnet.

En annen illustrasjon er å sette aluminiumsmynten på en jevn bordoverflate, så flytt raskt magneten over mynten, parallelt med bordflaten. Hvis magneten er nær nok, vil mynten bli "trukket" kort avstand når magneten går over.

I alle disse demonstrasjonene er det viktig å vise til elevene at myntene selv ikke er magnetiske. Det vil ikke holde seg til magneten som en jern- eller stålmynt ville, og all kraft som genereres mellom mynten og magneten er derfor strengt på grunn av induserte strømmer og ikke ferromagnetisme.

Spørsmål 8

Kombinere Lenzs lov med den høyre regelen (eller venstre hånd, hvis du følger elektronstrøm i stedet for konvensjonell strømning), gir et enkelt og effektivt middel for å bestemme retningen av induksjonsstrøm i en induksjonsspole. I følgende eksempler sporer strømmenes retning gjennom lastmotstanden:

Avslør svar Skjul svar

Merk: I tilfelle det ikke fremgår av illustrasjonene, viser figurene 1 til 4 magneten som beveger seg i forhold til en stasjonær spole. Fig. 5 og 6 viser en spiralbevegelse i forhold til en stasjonær magnet.

Merknader:

En enkel måte jeg finner å huske Lenzs lov er å tolke er som motstand mot endring . Spolen vil forsøke å bli en magnet som bekjemper bevegelsen. En god måte å få studentene til å tenke på, er å spørre dem: "Hvilken magnetisk polaritet skulle spolen må påta seg (i hvert tilfelle) for å motstå magnetens relative bevegelse" panelpanelets standardpanel "

Spørsmål 9

Skriv ligningen knyttet til elektrisk strøm og magnetfeltstyrke sammen i en trådspole. Hvis den nåværende (I) er gitt i enheter av ampere, og antall svinger er en enkel heltallsverdi, hvilken måleenhet vil magnetfeltstyrken ha?

Avslør svar Skjul svar

F = IN

Hvor,

F

= Magnetomotisk kraft (magnetfeltstyrke), i amp-svinger

I = Strøm i trådspole, forsterkere

N = Antall svinger i spole

Merknader:

Noen ganger gir måleenheter perfekt følelse! I dette tilfellet følger enheten til amp-svingen åpenbart fra konstruksjonen av ligningen, med ampere ganger svinger.

Spørsmål 10

Hva er magnetisk metning ?

Avslør svar Skjul svar

Magnetisk "metning" er hva som skjer når den magnetiske fluxen (Φ eller fluss tetthet B) ikke øker i samme forhold til økninger i magnetfeltstyrke ( F eller feltintensitet H) som det gjorde ved lavere nivåer av F

eller H.

Merknader:

For å bruke en økonomisk frase, er metning et fall med avtagende avkastning : hvor ytterligere økninger i en variabel gir mindre og mindre gevinster i en annen variabel. Det er viktig at studentene gjenkjenner ordet "metning" brukes til å beskrive andre fenomen enn magnetisme også. Men i en hvilken som helst sammenheng det brukes, er begrepet "avtagende retur" det samme.

Spørsmål 11

Forklar hva denne grafen betyr, og hvordan den representerer både metning og hysterese som magnetiske fenomener:

Avslør svar Skjul svar

Dette er en BH- kurve som plotter den magnetiske flussens tetthet (B) mot magnetfeltintensiteten (H) til en elektromagnet. Pilene representerer retningene for økning og nedgang i variablene.

"Saturation" er når B endrer seg lite for betydelige endringer i H. Det er to regioner på BH-kurven hvor metning er tydelig.

Merknader:

Dette spørsmålet er verdig mye diskusjon. Det er en ting å gjenkjenne denne kurven som en B-H-kurve, og en annen for å forklare nøyaktig hva det betyr. Spør elevene om å vise på kurven, for eksempel hva som skjer når en elektromagnet er fullt strømforsynt med DC, og så er strømmen slått av, og etterlater en gjenværende fluss i kjernen. Hva er nødvendig for å de-magnetisere kjernen igjen "regnearkpanel panel panel-standard" itemscope>

Spørsmål 12

Hvis en elektrisk strøm passerer gjennom denne ledningen, i hvilken posisjon vil den forsøke å orientere seg?

Hvis dette eksperimentet utføres, kan det oppdages at dreiemomentet som er generert, er ganske lite uten å benytte høye strømmer og / eller sterke magnetfelter. Utvikle en måte å modifisere dette apparatet på for å generere sterkere moment ved bruk av beskjedne strømnivåer og vanlige magneter.

Avslør svar Skjul svar

Sløyfen vil forsøke å orientere seg i et vertikalt plan, vinkelrett på aksen av magnetisk flux mellom magnetstolpene:

For å øke dreiemomentet som genereres av ledningen, kan du bruke en sløyfe med mer enn 1 "sving" av ledningen. Dette er imidlertid ikke den eneste løsningen.

Merknader:

Dette spørsmålet gir en utmerket mulighet til å diskutere "høyre regelen" (eller "venstrehåndsregel" for de som bruker elektronstrømnotasjon i stedet for konvensjonell strømningsnotasjon).

Spørsmål 13

Ved å flytte en permanent magnet vinkelrett forbi en ledning, vil en spenning bli generert mellom endene av den ledningen:

Beskriv hvilke faktorer som bestemmer polariteten og størrelsen på denne spenningen.

Avslør svar Skjul svar

I stedet for å gi svaret her, vil jeg la det være for deg å bestemme svaret ved eksperiment!

Merknader:

Eksperimenter som dette er så enkle å sette opp, det ville være synd å ødelegge glede av førstehåndsoppdagelse ved å bare fortelle studentene hva som skal skje!

Spørsmål 14


∫f (x) dx Kalkulasjonsvarsling !


Forholdet mellom magnetisk flux og indusert spenning i en trådspole er uttrykt i denne ligningen, kjent som Faradays lov :

e = N d φ


dt

Hvor,

e = Øyeblikkelig indusert spenning, i volt

N = Antall svinger i trådspole

φ = Øyeblikkelig magnetisk flux, i webere

t = Tid, i sekunder

Forklar hva matematisk uttrykk ((d φ) / dt) betyr, i lys av hva du vet om elektromagnetisk induksjon. Hint: (d / d) notasjonen er lånt fra kalkulator, og det kalles derivatet .

Forklar også hvorfor små bokstaver brukes (e istedenfor E, φ i stedet for Φ) i denne ligningen.

Avslør svar Skjul svar

Det matematiske uttrykket ((d φ) / dt) betyr "forandringshastighet for magnetisk flux over tid." I dette spesielle eksempelet vil enheten være "webere per sekund".

Bruken av små bokstaver for variabler indikerer øyeblikkelige verdier: det vil si mengder uttrykt i øyeblikkelige øyeblikk.

Oppfølgingsspørsmål: manipuler denne ligningen for å løse for hver variabel (((d φ) / dt) =

.

; N =

.

).

Merknader:

For studenter som aldri har studert kalkulator, er dette en utmerket mulighet til å introdusere begrepet derivatet, og har allerede etablert prinsippet om indusert spenning knyttet til hvor raskt magnetisk flux endres over tid. Generelle fysikkstudier brukes også kvantiteter av posisjon, hastighet og akselerasjon til å introdusere begrepet tidsderivat og senere tidsintegralet. I elektrisitet har vi imidlertid våre egne unike applikasjoner!

Spørsmål 15

Hvor mange svingninger av ledning må en spole ha for å indusere en spenning på 10, 5 volt når den blir utsatt for en skiftende magnetisk flux med en hastighet på 0, 0075 Wb / s "# 15"> Gi svar svar Skjul svar

1400 svinger

Merknader:

Dette er bare en kvantitativ anvendelse av Faradays lov, etter algebraisk manipulering for å løse for N.

Spørsmål 16

Hvis en kobberring bringes nærmere enden av en permanent magnet, vil det oppstå en repulsiv kraft mellom magnet og ring. Denne kraften vil imidlertid opphøre når ringen slutter å bevege seg. Hva kalles denne effekten?

Beskriv også hva som vil skje hvis kobberringen flyttes fra slutten av permanentmagneten.

Avslør svar Skjul svar

Fenomenet er kjent som Lenz 'lov . Hvis kobberringen er flyttet bort fra enden av permanentmagneten, vil kraftens retning reversere og bli attraktiv snarere enn frastøtende.

Oppfølgingsspørsmål: Spor rotasjonsretningen for den induserte elektriske strømmen i ringen som er nødvendig for å produsere både den repulsive og den attraktive kraften.

Utfordringsspørsmål: Hva ville skje hvis magnetens orientering var reversert (sørpolen på venstre og nordpolen til høyre) "notater skjult"> Merknader:

Dette fenomenet er vanskelig å demonstrere uten en veldig kraftig magnet. Men hvis du har slike apparater tilgjengelig i laboratorieområdet, ville det gjøre et flott stykke for demonstrasjon!

En praktisk måte jeg har demonstrert Lenzs lov på er å skaffe en sjeldne jordmagnet ( veldig kraftig!), Sett den opp på et bord og slipp deretter en aluminiumsmynt (for eksempel en japansk yen) slik at den lander på toppen av magneten. Hvis magneten er sterk nok og mynten er lys nok, vil mynten forsiktig komme til å hvile på magneten i stedet for å slå hardt og hoppe av.

En mer dramatisk illustrasjon av Lenzs lov er å ta samme mynt og snurre den (på kant) på en bordoverflate. Deretter tar du magneten nær kanten av spinnemynten, og ser at mynten raskt kommer til stopp, uten kontakt mellom mynt og magnet.

En annen illustrasjon er å sette aluminiumsmynten på en jevn bordoverflate, så flytt raskt magneten over mynten, parallelt med bordflaten. Hvis magneten er nær nok, vil mynten bli "trukket" kort avstand når magneten går over.

I alle disse demonstrasjonene er det viktig å vise til elevene at myntene selv ikke er magnetiske. Det vil ikke holde seg til magneten som en jern- eller stålmynt ville, og all kraft som genereres mellom mynten og magneten er derfor strengt på grunn av induserte strømmer og ikke ferromagnetisme.

Spørsmål 17

Elektromekaniske watt-timers målere bruker en aluminiumskive som er spunnet av en elektrisk motor. For å generere en konstant "dra" på den disken som er nødvendig for å begrense rotasjonshastigheten, er en sterk magnet plassert slik at dens linjer med magnetisk fluss går vinkelrett gjennom diskens tykkelse:

Forklar fenomenet bak denne magnetiske "dra" -mekanismen, og forklar også hvordan permanentmagnetmonteringen skal plasseres på nytt slik at den gir mindre slit på disken for samme rotasjonshastighet.

Avslør svar Skjul svar

Dette er et eksempel på Lenz 'lov . For redusert dra på disken må magneten flyttes over et sted på disken som har mindre overflatehastighet (jeg lar deg finne ut hvor det kan være).

Oppfølgingsspørsmål: Anta at du beveger en sterk magnet forbi overflaten på en aluminiumskive. Hva skjer med disken, hvis noe "notater er skjult"> Merknader:

En viktig kalibreringsjustering på elektromekaniske wattmeteraggregater er plasseringen av "dra" -magneten, noe som gjør dette spørsmålet til en veldig praktisk. En interessant utfordring for elevene er å be dem om å skisse strømmen av indusert elektrisk strøm i disken når den roterer forbi magneten!

Oppfølgingsspørsmålet er faktisk en forhåndsvisning av induksjonsmotorteori, og kan illustreres med en kraftig magnet (sjelden jord) og en metallmynt (japansk yen, laget av aluminium, fungerer veldig bra for dette, er gode elektriske ledere og lett!).

Spørsmål 18

En kontekst for å forstå Lenzs lov er den velkjente fysiske loven som kalles Energibesparelse, som sier at energi ikke kan skapt (fra ingenting) eller ødelagt (til ingenting). Denne velbegrundede fysikkloven er det generelle prinsippet om å forby såkalte "over-unity" eller "free energy" -maskiner, der energi skulle ha blitt produsert uten noen grunnlag.

Demonstrer at hvis Lenzs lov ble reversert, ville prinsippet om konservering av energi brytes. Med andre ord, forestill deg hva som ville skje hvis virkningen av Lenzs lov var nøyaktig motsatt i retning, og vis hvordan dette ville resultere i mer energi produsert av et system enn hva som er input til det systemet.

Avslør svar Skjul svar

Det er flere måter å demonstrere dette på. Kanskje det enkleste å visualisere (fra et energiperspektiv) er en roterende magnetisk "dra" -disk, hvor det vinkelrette skjæringspunktet mellom et magnetfelt og en elektrisk ledende disk skaper et motstandsdyktig dreiemoment når disken roteres. Effektene av å reversere Lenz-kraftretningen bør være åpenbare her.

Merknader:

Dette spørsmålet kan meget godt føre til en fruktbar diskusjon om evigvarende bevegelser og påstander om "fri energi" maskiner, selve eksistensen av slike påstander i moderne tid er et fremragende bevis på vitenskapelig analfabetisme. Ikke bare virker et betydelig antall mennesker uvitende om prinsippet om bevaring av energi, og bare hvor godt den er grunnlagt, men synes heller ikke å forstå viktigheten av den ultimate testen for en slik enhet: å kunne drive seg selv (og en last) på ubestemt tid. Men jeg går ned. . .

Spørsmål 19

Basert på din kunnskap om Lenzs lov, forklarer hvordan man kan konstruere en elektromagnetisk bremse, hvorved energien til en elektromagnetspole ville produsere mekanisk "dra" på en roterende aksel uten behov for kontakt mellom akselen og en bremsepute.

Avslør svar Skjul svar

Oppfølgingsspørsmål: Beskriv noen av fordelene og ulempene som en magnetbremse ville ha i forhold til mekaniske bremser (hvor fysisk kontakt gir friksjon på akselen).

Utfordringsspørsmål: Normale (mekaniske) bremser blir varme under drift, på grunn av friksjonen som de benytter for å produsere dra. Vil en elektromekanisk bremse også produsere varme, gitt at det ikke er fysisk kontakt for å lage friksjon "notater skjult"> Merknader:

Elektromagnetiske bremser er svært nyttige enheter i industrien. En interessant applikasjon jeg har sett for denne teknologien er den mekaniske belastningen for et bildynamometer, hvor en bil drives på et sett med stålruller, med en ruller koblet til en stor metallskive (med elektromagneter på hver side). Ved å variere mengden strøm som sendes til elektromagneter, kan graden av mekanisk trekk varieres.

Forresten blir denne disken veldig varm når den er i bruk, fordi bilens kraftutgang ikke bare kan forsvinne - den må omdannes til en annen form for energi i bremsemekanismen, og varmen den er.

Spørsmål 20

Bestem polariteten til spiralens induserte spenning for hvert av de følgende eksempler. Vær forsiktig med å merke retningen hver spole er viklet rundt kjernen - spolene er ikke alle identiske!

Avslør svar Skjul svar

Merknader:

Det kan hjelpe elevene til å visualisere polariteten dersom de forestiller seg en resistiv belastning som er koblet mellom de to utgangsterminaler, og deretter funnet ut hvilken retning indusert strøm ville gå gjennom den belastningen. Når det er gjort bestemmelse, bør spenningspolaritet (med tanke på spolen som energikilde) være lettere å visualisere. En feil mange begynner studenter gjør når dette gjøres, men å mislykkes i å gjenkjenne spolen som kilden til elektrisk energi og motstanden som lasten, så vær forberedt på å møte denne misforståelsen.

Hvis dette ikke hjelper, foreslår de først å identifisere magnetpolariteten til spiralens inducerte felt: bestem hvilken hvilken som helst av spolen er "å prøve" å være nord og som "prøver" å være syd. Selvfølgelig vil ikke noe indusert felt dannes dersom ikke spolen har en komplett krets for å opprettholde den induserte strømmen, men det er fortsatt nyttig å forestille seg en lastmotstand eller til og med en kort fullføring av kretsen slik at indusert strøm og dermed fremkalt magnetisk polaritet kan visualiseres .

Spørsmål 21

Hvis en ledningsspole med 320 svinger er utsatt for en magnetisk fluss som senkes med en hastighet på 0, 03 Webers per sekund (som vist på illustrasjonen), hvor mye spenning vil bli indusert over spolen, og hva vil dens polaritet være "// www .beautycrew.com.au // sub.allaboutcircuits.com / images / quiz / 03272x01.png ">

Avslør svar Skjul svar

Merknader:

Dette spørsmålet er både en kvantitativ anvendelse av Faradays lov og en anvendelse av Lenzs lov.

Spørsmål 22

Hvis en ledningsspole med 1100 svinger utsettes for en magnetisk flux som øker med en hastighet på 0, 07 Webers per sekund (som vist på illustrasjonen), hvor mye spenning vil bli indusert over spolen, og hva vil dens polaritet være "// www .beautycrew.com.au // sub.allaboutcircuits.com / images / quiz / 03273x01.png ">

Avslør svar Skjul svar

Merknader:

Dette spørsmålet er både en kvantitativ anvendelse av Faradays lov og en anvendelse av Lenzs lov.

Spørsmål 23

Beregn den nødvendige magnetiske fluxhastigheten for endring over tid (i enheter av Webers per sekund) samt retningen for magnetbevegelse (enten mot eller bort fra spolen) for å indusere en spenning på 13, 5 volt i vist polaritet:

Avslør svar Skjul svar

((d)) / dt) må være lik 0, 0964 Webers per sekund, med magneten som beveger seg vekk fra spolen.

Merknader:

Dette spørsmålet er både en kvantitativ anvendelse av Faradays lov og en anvendelse av Lenzs lov.

Spørsmål 24

Hvis bevegelsen av en leder gjennom et magnetfelt induserer en spenning i den lederen, står det til grunn at et ledende fluid som beveger seg gjennom et rør, også kan generere en spenning, hvis den er riktig utsatt for et magnetfelt. Tegn et bilde som viser nødvendig orientering av røret, magnetfeltet og elektrodene som avskjærer den induserte spenningen.

Avslør svar Skjul svar

Merknader:

Dette spørsmålet tester egentlig elevernes forståelse av de ortogonale forhold mellom magnetisk flux, ledervegning og indusert spenning. I tillegg avslører det en ny metode for produksjon av elektrisitet: magnetohydrodynamikk .

Det er noen interessante anvendelser av magnetohydrodynamikk, inkludert kraftproduksjon og strømningsmåling. Diskuter disse med elevene dine hvis tiden tillater det.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Neste regneark →