Στο σχήμα οι αγωγοί ΑΓ, ΔΖ, μεγάλου μήκους, βρίσκονται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο, είναι παράλληλοι μεταξύ τους, απέχουν ℓ=1m και έχουν μηδενική ωμική αντίσταση. Η ράβδος ΚΛ έχει μήκος ℓ=1m μάζα m=0,5kg, αντίσταση RΚΛ=2Ω και αρχικά είναι ακίνητη. Η ράβδος ΚΛ μπορεί να κινείται χωρίς τριβές, παραμένοντας συνεχώς κάθετη και σε επαφή με τους αγωγούς ΑΓ, ΔΖ, ενώ οι δυο αντιστάτες έχουν αντιστάσεις R1 = 6Ω και R2 = 3Ω. Σε μια t=0 κλείνουμε το διακόπτη δ συνδέοντας μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης της μορφής υ = V·ημ(100πt) S.I. ενώ στο χώρο υπάρχει ένα κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β=0,5Τ, με φορά όπως στο σχήμα. Για να μην κινηθεί η ράβδος, ασκούμε κατάλληλη μεταβλητή οριζόντια εξωτερική δύναμη F στο μέσον της. Η μέση ισχύς που καταναλώνεται στην R1 είναι ίση με 12W.
Ζητούνται:
i) Το πλάτος της τάσης V της πηγής και η στιγμιαία ισχύς που καταναλώνεται στην ράβδο ΚΛ, τη στιγμή t1=1/40s.
ii) Το μέτρο της απαιτούμενης δύναμης F, για την ισορροπία της ράβδου, τη στιγμή t1. Να σχεδιάσετε στο σχήμα την δύναμη αυτή, αν η ένταση του ρεύματος με φορά από το Κ στο Λ θεωρείται θετική.
iii) Τη στιγμή t1 ανοίγουμε το διακόπτη ενώ διατηρούμε πλέον σταθερή την ασκούμενη δύναμη F, στην τιμή που είχε πριν το άνοιγμα του διακόπτη, με αποτέλεσμα η ράβδος να κινείται και τη στιγμή t2 να έχει επιτάχυνση μέτρου α=5m/s2.
α) Να βρείτε την ταχύτητα της ράβδου ΚΛ τη στιγμή t2 και να κάνετε ένα ποιοτικό διάγραμμα της έντασης του ρεύματος που διαρρέει τη ράβδο σε συνάρτηση με το χρόνο, από τη στιγμή t1 ως την στιγμή t2, δικαιολογώντας, με λίγα λόγια, την μορφή του διαγράμματος.
β) Με ποιο ρυθμό μεταφέρεται ενέργεια στο κύκλωμα μέσω του έργου της δύναμης F, τη στιγμή t2 και πώς κατανέμεται αυτή, στα διάφορα στοιχεία του κυκλώματος;
ή
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.