תרגול על חוק פאראדיי, הידוע גם כחוק האינדוקציה האלקטרומגנטית. נצל את ההזדמנות כדי להבהיר את הספקות שלך עם ההחלטות המוערות.
שאלה 1
שטף מגנטי עובר דרך לולאה, בתחילה עם 6000 Wb וכעבור 2 שניות, עם 2000 Wb. במקרה זה, קבע את הכוח האלקטרומוטיבי המושרה.
תשובה: 2000V
הכוח האלקטרו-מוטיבי הוא היחס בין השונות של השטף המגנטי לאורך זמן.
החלפת הערכים בנוסחה:
שאלה 2
כדי לקבל כוח אלקטרו-מוטיבי בערך של 4 וולט במרווח זמן של 5 שניות, מה חייב להיות השינוי בשטף המגנטי?
תשובה: 20 Wb
מודול הכוח האלקטרו-מוטורי קשור לשונות של השטף המגנטי דרך המשוואה:
לפיכך, השטף המגנטי יהיה:
הסימן השלילי מציין שהשינוי בשטף המגנטי מתרחש בכיוון ההפוך לשינוי שיגרום ל-EMF החיובי.
שאלה 3
נניח שמעגל סגור המורכב מסליל (מתפתל של חוט מוליך בצורה של סיבובים) מחובר למד זרם. מגנט מסודר בתוך הסליל. גם מגנט וגם מעגל יכולים לנוע, אבל רק באותו כיוון. הערך את ההצהרות הבאות וזהה את היחיד שבו לא יהיה זרם חשמלי.
א) מד הזרם יראה קריאת זרם אם המגנט מתקרב לסליל, כשהוא קבוע.
ב) מד הזרם יראה קריאת זרם אם הסליל מתקרב למגנט, כשהוא קבוע.
ג) מד הזרם יראה קריאת זרם אם המגנט והסליל זזים שניהם, בכיוונים מנוגדים ובאותה מהירות.
ד) מד הזרם יראה קריאת זרם אם המגנט והסליל זזים שניהם, באותו כיוון, ובאותה מהירות.
לפי חוק פאראדיי, זרם נוצר כאשר מגנט נע דרך לולאה, כאשר התנועה היחסית ביניהם מייצרת וריאציה בשדה המגנטי.
לפיכך, אם שניהם נעים באותו כיוון ובאותה מהירות, אין תנועה יחסית, לכן, אין וריאציה בשטף המגנטי, ללא יצירת זרם.
שאלה 4
(EEAR 2016) קשר נכון את חוקי האלקטרומגנטיות להצהרות המתוארות להלן: ( ) חוק פאראדיי ( ) חוק לנץ ( ) חוק אמפר.
אני. "כיוון הזרם החשמלי המושרה על ידי שינוי השטף המגנטי במעגל סגור הוא כזה שהשפעותיו נוטות להתנגד לשונות בשטף שהוליד אותו".
II. "עבור מוליך ישר אינסופי הנישא על ידי זרם חשמלי בעוצמה i, גודל וקטור השדה המגנטי B ב נקודה P, שנמצאת במרחק r ממוליך זה, תהיה ביחס הפוך למרחק r ופרופורציונלית ישירה ל אני".
III. "הכוח האלקטרוני המושרה בלולאה עומד ביחס ישר לשונות בשטף המגנטי העובר דרכה ובפרופורציונלי הפוך למרווח הזמן בו מתרחשת השינוי הזה". מבין החלופות שלהלן, הנכונה היא:
א) I – II – III
ב) II – III – I
ג) III – I – II
ד) III – II – I
שאלה 5
(UFRN 2010) האנגלי מייקל פאראדיי (1791 - 1867) יכול להיחשב לאחד המדענים המשפיעים ביותר מכל הזמנים ולעבודותיו המדעיות עדיין יש השלכות על החברה כיום מדעי-טכנולוגי. אחת העבודות החשובות מבין העבודות הללו היא חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית הנושא את שמו – חוק פאראדיי – העוסק במצב ניסיוני הכולל את המגנט ולופ. חוק זה יכול להיאמר כך: "הכוח האלקטרו-מוטיבי המושרה בלולאה סגורה הוא פרופורציונלי לשונות של השטף המגנטי שחוצה אותו וביחס הפוך למרווח הזמן שבו זה מתרחש. וָרִיאַצִיָה".
ביחס לחוק הנזכר בטקסט, נכון לקבוע שהכוח האלקטרו-מוטורי המושרה בלולאה
א) תלוי במכפלת השונות של השטף המגנטי דרך הלולאה ובמרווח הזמן.
ב) אינו תלוי בתנועה היחסית בין המגנט ללולאה.
ג) תלוי בתנועה היחסית בין המגנט ללולאה.
ד) אינו תלוי ביחס בין השונות של השטף המגנטי דרך הלולאה לאורך מרווח הזמן.
דווקא התנועה היחסית בין הלולאה למגנט מייצרת את השונות בשטף המגנטי.
שאלה 6
(UCS 2015) קוסטה ריקה, בשנת 2015, התקרבה מאוד להפקת 100% מהאנרגיה החשמלית שלה ממקורות אנרגיה מתחדשים, כגון הידרו, רוח וגיאותרמית. חוק הפיזיקה המאפשר בנייה של גנרטורים ההופכים צורות אחרות של אנרגיה לאנרגיה חשמלית הוא חוק פאראדיי, אותו ניתן להגדיר בצורה הטובה ביותר על ידי המשפט הבא:
א) כל מטען חשמלי מייצר שדה חשמלי עם כיוון רדיאלי, שכיוונו אינו תלוי בסימן של אותו מטען.
ב) כל זרם חשמלי, בחוט מוליך, מייצר שדה מגנטי עם כיוון רדיאלי אל החוט.
ג) מטען חשמלי, במצב מנוחה, שקוע בשדה מגנטי סובל מכוח צנטריפטלי.
ד) הכוח האלקטרו-מוטורי המושרה בלולאה הוא פרופורציונלי לקצב השינוי של השטף המגנטי ביחס לזמן הדרוש לביצוע וריאציה זו.
ה) כל גל אלקטרומגנטי הופך לגל מכני כאשר הוא עובר ממדיום צפוף יותר למדיום צפוף פחות.
הכוח האלקטרומוטיבי המושרה הוא היחס בין השונות בשטף המגנטי לבין מרווח הזמן. ניתן לבטא זאת בנוסחה:
ראה עוד על חוק פאראדיי - חוק האינדוקציה.
ראה גם:
- קבוע של פאראדיי
- השראות אלקטרומגנטית
- כוח מגנטי: נוסחה, כללים ותרגילים
ASTH, רפאל. תרגילי חוק פאראדיי (אינדוקציה אלקטרומגנטית).הכל עניין, [נ.ד.]. אפשר להשיג ב: https://www.todamateria.com.br/exercicios-de-lei-de-faraday/. גישה ב:
ראה גם
- השראות אלקטרומגנטית
- חוק פאראדיי
- תרגילים על חוק אוהם עם תשובות
- תרגילים על חוק קולומב (כוח חשמלי)
- תרגילים על החוק הראשון של התרמודינמיקה
- חוק לנץ