Indukcja elektromagnetyczna i prąd przemienny

Indukcja elektromagnetyczna i prąd przemienny
Ćwiczenia, cz. I
1. Dla każdego z poniższych przypadków: określ biegunowość pola magnetycznego powstałego w zwojnicy,
naszkicuj pole magnetyczne zwojnicy oraz wskaż, w którą stronę popłynie w zwojnicy prąd elektryczny.
N
S
S
N
2. Zwojnica A jest zbliżana do nieruchomej zwojnicy B. Narysuj pole magnetyczne zwojnicy A, pole magnetyczne
powstałe w zwojnicy B oraz wskaż, w którą stronę popłynie w zwojnicy B prąd elektryczny.
A
B
3. Zwarta zwojnica o średnicy 10 cm i liczbie zwojów równej 200 znajduje się w polu magnetycznym, którego
indukcyjność zwiększała się jednostajnie od 2 T do 6 T w ciągu 0,1 sekundy. Oblicz wartość SEM indukcji
powstałej w zwojnicy, jeżeli płaszczyzna zwojów była prostopadła do linii sił pola magnetycznego.
4. Wirnik - składający się ze 100 zwojów połączonych szeregowo o polu powierzchni 100 cm 2 każdy - wiruje wokół
stałej osi obrotu w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji 10 militesli. Co 0,1 sekundy powierzchnia
zwojów ustawiona jest prostopadle do linii pola magnetycznego.
a. Oblicz wartość prędkości kątowej wirnika.
b. Oblicz wartość amplitudy SEM indukcji powstałej w wirniku.
c. Napisz równanie zależności wartości SEM indukcji od czasu.
d. Oblicz wartość SEM indukcji dla t = 10 ms.
e. Oblicz wartość skuteczną SEM indukcji.
5. Prostokątna ramka wykonana z miedzianego drutu (o polu S) może się obracać - w jednorodnym polu
magnetycznym, którego indukcja ma wartość B - wokół będącej jedną z osi symetrii ramki. W chwili początkowej
ramka była ustawiona równolegle do linii pola magnetycznego. Wyprowadź wzór na wartość ładunku
elektrycznego, jaki przepłynął przez ramkę, jeżeli została obrócona o
.
Indukcja elektromagnetyczna i prąd przemienny - ćwiczenia, cz. I
Strona 1
6. W pewnej prądnicy powstaje SEM indukcji dana zależnością:
V
Do prądnicy tej podłączono odbiornik o oporze 50 omów. Opory związane z pojemnością elektryczną i
indukcyjnością obwodu można zaniedbać.
a. Oblicz wartość skuteczną natężenia prądu płynącego przez odbiornik, jeżeli jego opór elektryczny był
znacznie większy od oporu elektrycznego prądnicy.
b. Oblicz wartość mocy średniej odbiornika.
c. Wartość amplitudy napięcia elektrycznego, pod jakim znajdował się odbiornik, jeżeli opór elektryczny
prądnicy wynosił 2 omy.
7. Prostokątna ramka wykonana z miedzianego drutu (o polu S) może się obracać - w jednorodnym polu
magnetycznym, którego indukcja ma wartość B - wokół będącej jedną z osi symetrii ramki. W chwili początkowej
ramka była ustawiona równolegle do linii pola magnetycznego. Wyprowadź wzór na wartość ładunku
elektrycznego, jaki przepłynął przez ramkę, jeżeli została obrócona o
.
8. W pewnej prądnicy powstaje SEM indukcji, której zmiany wraz z upływem czasu pokazano na poniższym wykresie.
Opory związane z pojemnością elektryczną i indukcyjnością obwodu można zaniedbać.
a. Napisz równanie wyrażające zależność SEM indukcji od czasu.
b. Oblicz wartość maksymalną i skuteczną natężenia prądu płynącego przez odbiornik (o oporze 100 omów)
podłączony do prądnicy, jeżeli:
b.1 opór elektryczny prądnicy można zaniedbać,
b.2 opór elektryczny prądnicy był o 80% mniejszy od oporu odbiornika.
c. Oblicz wartość mocy średniej odbiornika dla przypadku b.1.
d. Napisz równanie zależności napięcia elektrycznego (pod jakim znajdował się odbiornik) od czasu dla
przypadku b.2.
9. Wyprowadź wzór na wartość skuteczną natężenia prądu przemiennego, jeżeli jego natężenie zmieniało się, jak na
poniższym wykresie.
I
0
Indukcja elektromagnetyczna i prąd przemienny - ćwiczenia, cz. I
Strona 2