Ćwiczenie z prawem Faradaya, znanym również jako prawo indukcji elektromagnetycznej. Skorzystaj z okazji i wyjaśnij swoje wątpliwości za pomocą komentowanych uchwał.
Pytanie 1
Przez pętlę przepływa strumień magnetyczny, początkowo o mocy 6000 Wb, a po 2 sekundach 2000 Wb. W takim przypadku należy określić indukowaną siłę elektromotoryczną.
Odpowiedź: 2000 V
Siła elektromotoryczna to stosunek zmian strumienia magnetycznego w czasie.
Zastąpienie wartości we wzorze:
pytanie 2
Jaka musi być zmiana strumienia magnetycznego, aby w ciągu 5 sekund uzyskać siłę elektromotoryczną o wartości 4 V?
Odpowiedź: 20 Wb
Moduł siły elektromotorycznej jest powiązany ze zmianą strumienia magnetycznego poprzez równanie:
Zatem strumień magnetyczny będzie wynosić:
Znak ujemny wskazuje, że zmiana strumienia magnetycznego następuje w kierunku przeciwnym do zmiany, która spowodowałaby dodatnie pole elektromagnetyczne.
pytanie 3
Załóżmy, że obwód zamknięty składający się z cewki (uzwojenie drutu przewodzącego w postaci zwojów) jest podłączony do amperomierza. Wewnątrz cewki umieszczony jest magnes. Zarówno magnes, jak i obwód mogą się poruszać, ale tylko w tym samym kierunku. Oceń poniższe stwierdzenia i wskaż jedyne, w którym nie będzie prądu elektrycznego.
a) Amperomierz pokaże odczyt prądu, jeśli magnes zbliży się do cewki, gdy będzie nieruchomy.
b) Amperomierz pokaże odczyt prądu, jeśli cewka zbliży się do magnesu, gdy będzie nieruchoma.
c) Amperomierz pokaże odczyt prądu, jeśli magnes i cewka poruszają się w przeciwnych kierunkach i z tą samą prędkością.
d) Amperomierz pokaże odczyt prądu, jeśli magnes i cewka poruszają się w tym samym kierunku i z tą samą prędkością.
Zgodnie z prawem Faradaya, gdy magnes przemieszcza się przez pętlę, powstaje prąd, a względny ruch między nimi powoduje zmianę pola magnetycznego.
Tak więc, jeśli oba poruszają się w tym samym kierunku i z tą samą prędkością, nie ma ruchu względnego, a zatem nie ma zmiany strumienia magnetycznego, co powoduje brak prądu.
Pytanie 4
(EEAR 2016) Prawidłowo powiąż prawa elektromagnetyzmu z poniższymi stwierdzeniami: ( ) Prawo Faradaya ( ) Prawo Lenza ( ) Prawo Ampera.
I. „Kierunek prądu elektrycznego indukowanego przez zmianę strumienia magnetycznego w obwodzie zamkniętym jest taki, że jego skutki mają tendencję do przeciwdziałania zmianom strumienia, który go spowodował”.
II. „Dla nieskończonego prostego przewodnika, w którym płynie prąd elektryczny o natężeniu i, wielkość wektora pola magnetycznego B in punkt P, znajdujący się w odległości r od tego przewodnika, będzie odwrotnie proporcjonalny do odległości r i wprost proporcjonalny do I".
III. „Siła elektromotoryczna indukowana w pętli jest wprost proporcjonalna do zmiany strumienia magnetycznego, który przez nią przechodzi, i odwrotnie proporcjonalna do przedziału czasu, w którym następuje ta zmiana”. Z poniższych alternatyw właściwą jest:
a) I – II – III
b) II – III – I
c) III – I – II
d) III – II – I
Pytanie 5
(UFRN 2010) Anglik Michael Faradaya (1791 – 1867) można uznać za jednego z najbardziej wpływowych naukowców wszechczasów, a jego prace naukowe nadal wywierają wpływ na dzisiejsze społeczeństwo naukowo-technologiczny. Jedną z najważniejszych z tych prac jest noszące jego imię prawo indukcji elektromagnetycznej – prawo Faradaya – które dotyczy sytuacji eksperymentalnej z udziałem magnesu i pętli. Prawo to można sformułować w następujący sposób: „siła elektromotoryczna indukowana w zamkniętej pętli jest proporcjonalna do zmiany strumienia magnetycznego, który przez niego przepływa, i odwrotnie proporcjonalna do przedziału czasu, w którym to następuje. zmiana".
W nawiązaniu do przywołanego w tekście Prawa słuszne jest stwierdzenie, że w pętli indukowana jest siła elektromotoryczna
a) zależy od iloczynu zmiany strumienia magnetycznego przez pętlę i przedziału czasu.
b) nie zależy od względnego ruchu magnesu i pętli.
c) zależy od względnego ruchu magnesu i pętli.
d) nie zależy od stosunku zmian strumienia magnetycznego przez pętlę w przedziale czasu.
To właśnie względny ruch pomiędzy pętlą a magnesem powoduje zmianę strumienia magnetycznego.
Pytanie 6
(UCS 2015) Kostaryka w 2015 r. była bardzo bliska wygenerowania 100% swojej energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii, takich jak energia wodna, wiatrowa i geotermalna. Prawo fizyki pozwalające na budowę generatorów przekształcających inne formy energii w energię elektryczną to prawo Faradaya, które najlepiej można zdefiniować za pomocą następującego stwierdzenia:
a) każdy ładunek elektryczny wytwarza pole elektryczne o kierunku promieniowym, którego kierunek jest niezależny od znaku tego ładunku.
b) każdy prąd elektryczny w przewodzącym drucie wytwarza pole magnetyczne o kierunku promieniowym do drutu.
c) na ładunek elektryczny znajdujący się w spoczynku, zanurzony w polu magnetycznym, działa siła dośrodkowa.
d) siła elektromotoryczna indukowana w pętli jest proporcjonalna do szybkości zmian strumienia magnetycznego w stosunku do czasu potrzebnego na dokonanie tej zmiany.
e) każda fala elektromagnetyczna staje się falą mechaniczną, gdy przechodzi z ośrodka gęstszego do ośrodka mniej gęstego.
Indukowana siła elektromotoryczna jest stosunkiem zmiany strumienia magnetycznego do odstępu czasu. Można to wyrazić wzorem:
Zobacz więcej na temat Prawo Faradaya - Prawo indukcji.
Zobacz też:
- Stała Faradaya
- Indukcja elektromagnetyczna
- Siła magnetyczna: formuła, zasady i ćwiczenia
ASTH, Rafael. Ćwiczenia z prawa Faradaya (indukcja elektromagnetyczna).Wszystko się liczy, [nd]. Dostępne w: https://www.todamateria.com.br/exercicios-de-lei-de-faraday/. Dostęp pod adresem:
Zobacz też
- Indukcja elektromagnetyczna
- Prawo Faradaya
- Ćwiczenia z prawa Ohma z odpowiedziami
- Ćwiczenia z prawa Coulomba (siła elektryczna)
- Ćwiczenia z pierwszej zasady termodynamiki
- Prawo Lenza