Το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο επιταχύνει τον αγωγό.

 

H μεταλλική ράβδος ΑΓ, μήκους l=1m, ηρεμεί σε επαφή με τους οριζόντιους παράλληλους αγωγούς xx΄ και yy΄, σε απόσταση d=(Αx)=2m. Η ράβδος καθώς και οι παράλληλοι αγωγοί δεν έχουν αντίσταση, ενώ μεταξύ των άκρων x και y συνδέεται αντιστάτης, με αντίσταση R=0,4Ω. Στο χώρο επικρατεί κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο, μεταβλητής έντασης Β=0,2t (S.Ι.) όπως στο σχήμα (σε κάτοψη).

i)   Αν η τριβή ολίσθησης μεταξύ της ράβδου ΑΓ και των παράλληλων αγωγών έχει μέτρο 0,4Ν, για τη χρονική στιγμή t1=1,5s ζητούνται, η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα, καθώς και η δύναμη Laplace που ασκείται στον αγωγό ΑΓ. Ποια η ισχύς της δύναμης αυτής;

ii) Ποια χρονική στιγμή t2 θα αρχίσει ο αγωγός να ολισθαίνει;

iii) Τη χρονική στιγμή t3=4s, ο αγωγός έχει ταχύτητα μέτρου 0,1m/s, έχοντας μετατοπισθεί κατά x=0,2m.  Για τη στιγμή αυτή ζητούνται:

α)  Να βρεθεί η μαγνητική ροή που  διέρχεται από το πλαίσιο ΑxyΓΑ στη θέση αυτή και ο ρυθμός μεταβολής της ροής αυτής, λόγω μεταβολής της έντασης Β του πεδίου.

β) Να υπολογιστεί η συνολική ΗΕΔ στο κύκλωμα ΑxyΓΑ και η ένταση του ρεύματος που το διαρρέει.

Και ένα ερώτημα ΜΟΝΟ για καθηγητές:

iv) Να υπολογιστεί η ΗΕΔ τη στιγμή t3 από το νόμο της επαγωγής και να υπολογιστούν οι ενεργειακές μεταβολές που συμβαίνουν στο κύκλωμα τη στιγμή αυτή;

Απάντηση:

ή

Το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο επιταχύνει τον αγωγό.

Το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο επιταχύνει τον αγωγό.

Το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο επιταχύνει τον αγωγό.

Δύο εναλλασσόμενα από δύο διαγράμματα.

 Στα παρακάτω διαγράμματα δίνονται οι μεταβολές της μαγνητικής ροής που διέρχεται από ένα πλαίσιο με αντίσταση R=2Ω, σε  δυο περιπτώσεις. Στο πρώτο σχήμα η ροή μεταβάλλεται «τριγωνικά» με περίοδο Τ=0,2s. Στο δεύτερο η ροή μεταβάλλεται συνημιτονοειδώς με περίοδο επίσης Τ=0,2s.

i)   Να γίνει η γραφική παράσταση της ΗΕΔ από επαγωγή που αναπτύσσεται στο πλαίσιο, η εναλλασσόμενη τάση, σε συνάρτηση με το χρόνο, για τις παραπάνω περιπτώσεις.

ii) Να υπολογισθεί η ενεργός ένταση του ρεύματος που διαρρέει το πλαίσιο.

Απάντηση:

ή

Δύο εναλλασσόμενα από δύο  διαγράμματα.

Δύο εναλλασσόμενα από δύο  διαγράμματα.

Δύο εναλλασσόμενα από δύο  διαγράμματα.

Η πτώση ενός μαγνήτη.

Αφήνουμε ένα μαγνήτη μάζας 0,1kg να πέσει τη στιγμή t=0, πάνω από τον κυκλικό πλαίσιο, το οποίο παραμένει ακλόνητο στη θέση του, το οποίο έχει 100 σπείρες και αντίσταση R=0,8Ω.  Αν τη στιγμή t1 ο μαγνήτης έχει πέσει κατά h=0,25m, έχοντας αποκτήσει ταχύτητα υ1=2m/s, ενώ τη στιγμή αυτή το πλαίσιο διαρρέεται από ρεύμα στιγμιαίας έντασης i1 =0,5Α.

i)  Πόση ηλεκτρική ενέργεια εμφανίζεται στο πλαίσιο μέχρι τη στιγμή t1;

Για τη στιγμή t1 να βρεθούν:

ii)  Η ΗΕΔ από επαγωγή στο πλαίσιο.

iii) Η δύναμη που δέχεται ο μαγνήτης από το πλαίσιο.

iv) Η επιτάχυνση του μαγνήτη.

v)  Ο ρυθμός μεταβολής της μαγνητικής ροής η οποία διέρχεται από μία σπείρα του πλαισίου

Δίνεται g=10m/s2.

Απάντηση:

ή

Η πτώση ενός μαγνήτη.

Η πτώση ενός μαγνήτη.

Η πτώση ενός μαγνήτη.