Magnetyzm, indukcja i prąd zmienny - kl.3A

Zadanie 1 

a) Dorysuj jedną z trzech wielkości: indukcję , siłę lub natężenie prądu:

 itp.

b) Ustal znak ładunku lub zaznacz jedną z wielkości: indukcję, prędkość lub siłę:

 itp.

Zadanie 2 

Oblicz jaki powinien być ładunek ciała o masie 9,6 g poruszającego się z prędkością v = 72 km/h, by w polu magnetycznym o indukcji B = 6*10^-4 T torem ruchu tego ciała był okrąg o średnicy 80 m. Narysuj tor ruchu tego ciała w polu magnetycznym.

Zadanie 3
Przez zwojnicę posiadającą 100 zwojów i mającą długość 20 cm płynie prąd. Zwojnica jest połączona ze źródłem o SEM 4,5 V.
a) Oblicz wartość natężenia tego prądu, jeżeli wewnątrz zwojnicy zostało wytworzone pole magnetyczne o indukcji, której wartość wynosi 0,0025 T.
b) narysuj zwojnicę oraz linie pola magnetycznego wytworzonego przez nią, zaznacz ich zwrot we wnętrzu i na zewnątrz zwojnicy. Zaznacz bieguny źródła prądu.
c) Jak zmieni się indukcja pola wewnątrz zwojnicy, jeśli do jej wnętrza zostanie wsunięty rdzeń o współczynniku przenikalności 100.
d) oblicz opór zwojnicy.
e)do przedstawionego obwodu dołączono opornicę suwakową, w taki sposób, aby można było zmieniać natężenie prądu płynącego w obwodzie. Narysuj schemat tego obwodu.

Zadanie 4
W jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B=0,025T obraca się ze stałą prędkością kątową 40 rad/s pręt o długości 0,5m. Oś obrotu jest równoległa do linii pola, przechodzi przez koniec pręta i jest do niego prostopadła. Ile wynosi napięcie między końcami pręta?

Zadanie 5
Dwa przewodniki kołowe o promieniach r i 2r umieszczone są w jednorodnym polu magnetycznym B prostopadłym do płaszczyzn przewodników (rys.). Ile wynosi strumień indukcji magnetycznej przenikający przez powierzchnię między przewodnikami?


Zadanie 6
Wyznacz SEM indukowane w ramce kwadratowej o boku 10 cm umieszczonej prostopadle do linii sił pola magnetycznego o indukcji 0,5 T. Indukcja pola zmalała w czasie 0,04s do wartości 0,1 T.


Zadanie 7
a) Narysuj obwód drgający zawierający kondensator o pojemności 0,002 mF i cewkę o indukcyjności 5 H
b) Oblicz częstotliwość rezonansową tego obwodu
c) oblicz opór indukcyjny w tym obwodzie
d) oblicz rezystancję pojemnościową

Zadanie 8
W obwód prądu zmiennego o napięciu U = 155,1 sin (140w t) włączono szeregowo cewkę oraz rezystor 8 om. Natężenie wskazane przez miernik wyniosło 4A. Oblicz:
a) opór indukcyjny tej cewki
b) indukcyjność zwojnicy
c) okres zmian natężenia prądu
d) przedstaw na wykresie zależność U (t)

Zadanie 9
Dany jest obwód RLC zasilany napięciem sieciowym (230 V). Zmierzone napięcie na oporze omowym wyniosło 200 V, a na cewce 100 V. Oblicz napięcie na kondensatorze.

Zadanie 10
a) Narysuj transformator do zadania
b) oblicz , jaka moc wydzieli się na suszarce o oporze 300 om włączonej w obwód wtórny zawierający 20 zwojów, jeżeli w obwodzie pierwotnym zawierającym 10 zwojów napięcie prądu wynosi 110 V.

Zadanie 11
Do źródła prądu przemiennego o napięciu skutecznym 230 V włączono opór R = 200 om i kondensator o pojemności 4 mikrofarady. Częstotliwość prądu wynosi 50 Hz.
a) oblicz zawadę obwodu
b) oblicz jedną z funkcji kąta przesunięcia fazowego między napięciem a natężeniem prądu w obwodzie
c) korzystając ze wzoru P = Usk Isk cos(fi) oblicz moc wydzieloną na oporze R

d) oblicz indukcyjność cewki, która włączona szeregowo do obwodu doprowadzi do rezonansu

Zadanie 12

W jednorodnym polu magnetycznym o indukcji 4 T przemieszcza się prostopadle do linii sił pola pręt o długości 0,5 m z prędkością 20 m/s. Oblicz SEM indukcji powstającej w tym pręcie. Przedstaw na rysunku kierunek indukowanego prądu.

Zadanie 13

Oblicz natężenie pola magnetycznego w środku prostokąta o bokach 4cm x 12 cm, utworzonego przez cztery nieskończenie długie przewodniki z prądem o natężeniu  4A.

Zadanie 14

Cząsteczka alfa  o masie m= 6,5 *10^-27 kg porusza się w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji 0,04T.

a) oblicz okres obiegu cząstki, zakładając, że płaszczyzna toru ruchu cząstki jest prostopadła do wektora indukcji

b) wykonaj rysunek obrazujący ruch cząstki w polu magnetycznym?

Zadanie 15

a) Oblicz wartość wektora indukcji magnetycznej w odległości ½ cm od prostoliniowego przewodnika, przez który płynie prąd o natężeniu 2A

b) Narysuj linie sił pola wokół tego przewodnika i zaznacz wektor B

Zadanie 16

Proton po przejściu różnicy potencjałów 50 kV wpada w jednorodne pole magnetyczne prostopadle do linii pola i zatacza okrąg o promieniu 20cm. Masa protonu:  1,67·10^-27kg

a) wyznacz, z jaką prędkością wpadł proton w pole magnetyczne

b) oblicz wartość indukcji pola magnetycznego, w jakie wpadł proton

c) jaki jest okres obiegu protonu w ruchu po okręgu

Zadanie 17

Z drutu miedzianego wykonano zwojnicę o 500 zwojach i długości 10 cm, a następnie  połączono ze źródłem prądu stałego o SEM 9 V. Natężenie prądu płynącego w obwodzie wynosiło 4 A.
a) oblicz wartość wektora indukcji pola magnetycznego wytworzonego we wnętrzu zwojnicy.

b) narysuj zwojnicę oraz linie pola magnetycznego  wytworzonego przez nią, zaznacz ich zwrot we wnętrzu  i na zewnątrz zwojnicy.  Zaznacz bieguny źródła prądu.

  

Zadanie 18

Podaj 3 sposoby wzbudzania prądu w obwodzie zamkniętym z wykorzystaniem zjawiska indukcji elektromagnetycznej (z rysunkami) 

Zadanie 19  

W obwód wtórny transformatora włączono  żarówkę o oporze 3 W. Obwód wtórny zawiera 50 zwoi, natomiast w obwodzie pierwotnym zawierającym  250 zwoi płynie prąd   o natężeniu   0,5 A.

Oblicz,  moc wydzieloną na żarówce.

Zadanie 20

Dwa równoległe przewodniki o długościach 90 cm umieszczono w pewnej odległości od siebie. W pierwszym przewodniku płynie prąd I₁ = 3/2 A a w drugim I₂ = 1/6 A. Przewodniki działają na siebie siłą F = 3*10^-5 N. Oblicz w jakiej odległości od siebie znajdują się przewodniki. 

TEORIA

1. Wyjaśnij reguły lewej i prawej ręki
2. Wyjaśnij regułę Lentza
3. Wyjaśnij zjawisko samoindukcji (indukcyjność własna)
4. Rysunki: wyznaczanie prądu indukcyjnego (SEM), magnez i przewodnik kołowy, zwojnica, oddziaływanie na siebie cewek, itp.
5. Wyjaśnij zjawisko indukcji elektromagnetycznej (strumień pola, SEM)
6. Opory w obwodzie prądu przemiennego (omowy, indukcyjny, pojemnościowy, zawada)
7. Wartości skuteczne napięcia i natężenia
8. Obwód drgający LC
9. Transformator
10. Prądnica
11. Cyklotron
12. Pole magnetyczne wokół nas