Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RqCUxVXmUaKdh1

Ćwiczenie 1

Uzupełnij zdanie.

stałego, indukcji elektromagnetycznej, wymiennego, przemiennego, fotoelektryczne, silniku, generatorze, elektryzowania się ciał

W ........................................................, w celu wytwarzania napięcia ........................................................ wykorzystywane jest zjawisko .........................................................

ROjpyAv4vqKAB2

Ćwiczenie 2

Napięcie sieciowe (w Europie) rośnie od zera do maksymalnej wartości w ciągu czasu

5 ms
20 ms
50 ms
60 ms

Ćwiczenie 3

R15JvFaBIQSMg

W ciągu jednego okresu zmian napięcia, moc osiągnie maksymalną wartość

2 razy
4 razy
1 raz
20 razy

Moc związana jest z napięciem relacją

$P=\frac{U^2}{R}$

RcJMe6fvVwBKD1

Ćwiczenie 4

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Ćwiczenie 4

Skorzystaj z dostępnych Ci źródeł i wyjaśnij, czym jest napięcie skuteczne a czym napięcie maksymalne?

Ćwiczenie 5

R1DZZt6v3K5Vy

W generatorze prądu przemiennego zastosowano pole magnetyczne o indukcji

B

= 1 T, uzwojenie o liczbie zwojów

n

= 1000 i częstotliwość obrotów

f

= 50 Hz. Wytworzono napięcie przemienne o maksymalnej wartości 325 V. Ile wynosi przekrój poprzeczny pojedynczego zwoju? Odpowiedź podaj z dokładnością do setnych centymetra kwadratowego. Odpowiedź: Przekrój poprzeczny pojedynczego zwoju miał wartość Tu uzupełnij cm².

W generatorze prądu przemiennego zastosowano pole magnetyczne o indukcji $B$ = 1 T, uzwojenie o liczbie zwojów $n$ = 1000 i częstotliwość obrotów $f$ = 50 Hz. Wytworzono napięcie przemienne o maksymalnej wartości 325 V. Ile wynosi pole przekroju poprzecznego pojedynczego zwoju? Odpowiedź podaj z dokładnością do czterech cyfr znaczących.

Odpowiedź: Pole przekroju poprzecznego pojedynczego zwoju ma wartość ............ cm².

U_{max} = n B S ω = n b S \cdot 2 π f

A zatem:

S = \frac{U_{max}}{2 π n B f} = \frac{325}{2 \cdot π \cdot 1000 \cdot 1 \cdot 50} m^{2} \approx 10, 35 c m^{2}

Ćwiczenie 6

RQNZQZW62jP7R

W USA istnieje inna norma dotycząca parametrów sieci energetycznej. Częstotliwość zmian napięcia wynosi 60 Hz a napięcie skuteczne

U_{s k}

= 127 V. Jaki przekrój poprzeczny pojedynczego zwoju powinien mieć generator o liczbie zwojów

n

= 1000 pracujący z zastosowaniem pola magnetycznego

B

= 1 T? Odpowiedź podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących. Odpowiedź: Powinien mieć przekrój poprzeczny pojedynczego zwoju równy Tu uzupełnij cm².

W USA istnieje inna norma dotycząca parametrów sieci energetycznej. Częstotliwość zmian napięcia wynosi 60 Hz a napięcie skuteczne $U_{s k}$ = 127 V. Jake pole przekroju poprzecznego pojedynczego zwoju powinien mieć generator o liczbie zwojów $n$ = 1000 pracujący z zastosowaniem pola magnetycznego $B$ = 1 T? Odpowiedź podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Odpowiedź: Powinien mieć pole przekroju poprzecznego pojedynczego zwoju równe ............ cm².

Napięcie maksymalne $U_{m a x} = \sqrt{2} \cdot U_{s k}$ .

Korzystając ze wzoru wiążącego napięcie skuteczne i napięcie maksymalne:

U_{m a x} = \sqrt{2} \cdot U_{s k}

oraz ze wzoru na napięcie maksymalne w ramce z prądem:

U_{max} = n B S ω = n b S \cdot 2 π f

otrzymujemy:

S = \frac{\sqrt{2} \cdot U_{s k}}{2 π n B f} = \frac{179,6}{2 \cdot π \cdot 1000 \cdot 1 \cdot 60} m^{2} \approx 4, 8 c m^{2}

Ćwiczenie 7

R11raW0tX9sFV

Cewka prądnicy samochodowej (alternatora) składa się z $n$ = 300 zwojów, każdy w kształcie prostokąta o wymiarach 5 cm na 8 cm. Uzwojenie wykonuje 400 obrotów na minutę w polu magnetycznym o indukcji $B$ = 1 T. Oblicz maksymalne napięcie wytwarzane przez ten alternator. Wynik wpisz w okienko zaokrąglając do pełnych woltów.

Odpowiedź: ............ V

U_{m a x} = n B S ω = n B S \cdot 2 π f = 300 \cdot 1 \cdot 40 {c m}^{2} \cdot 2 π \cdot \frac{400}{60 s} ≅ 50 V

Ćwiczenie 8

RJJf8yk3owUCo

W obwód prądu przemiennego zasilanego prądnicą włączono neonówkę o napięciu zapłonu równym napięciu gaśnięcia

U_{z}

U_{g}

= 60 V. Napięcie maksymalne uzyskiwane z prądnicy wynosi 120 V. Oblicz, przez jaką część okresu neonówka będzie świeciła. Uwaga: neonówka świeci niezależnie od kierunku (polaryzacji) przyłożonego napięcia. Wynik w postaci ułamka zwykłego wpisz w okienko. Odpowiedź: Tu uzupełnij/Tu uzupełnij.

W obwód prądu przemiennego zasilanego prądnicą włączono neonówkę o napięciu zapłonu równym napięciu gaśnięcia $U_{z}$ = $U_{g}$ = 60 V. Napięcie maksymalne uzyskiwane z prądnicy wynosi 120 V. Oblicz, przez jaką część okresu neonówka będzie świeciła. Uwaga: neonówka świeci niezależnie od kierunku (polaryzacji) przyłożonego napięcia. Wynik w postaci ułamka zwykłego wpisz w okienko.

Odpowiedź: ............/.............

Narysuj wykres zależności $U (t)$ i zaznacz na osi czasu te momenty (w przybliżeniu), w których neonówka zapala się i gaśnie. Wyznacz z funkcji $U (t)$ pierwszy czas zapłonu $t_{z}$ . Skorzystaj z symetrii wykresu.

Na wykresie zaznaczone są odcinki czasu, w których neonówka świeci. Z symetrii wynika, że $t_{c a ł k} = 4 \cdot (t^{*} - t_{z})$ , gdzie $t^{*}$ oznacza pierwszy czas, po którym napięcie jest maksymalne. $t^{*} = \frac{T}{4}$ . Czas $t_{z}$ jest momentem pierwszego zapłonu. Użyjemy teraz zależności $U (t) = U_{m a x} \cdot sin (ω t)$ .

Dla czasu $t_{z}$ napięcie równe jest $U_{z}$ . Wobec tego: $60 V = 120 V \cdot sin (\frac{2 π}{T} t_{z})$ . Stąd $sin (\frac{2 π}{T} t_{z}) = \frac{1}{2}$ . A dalej: $\frac{2 π}{T} t_{z} = \frac{π}{6}$ , skąd $t_{z} = \frac{T}{12}$ .

RTo6zMX4xLS77

Rysunek przedstawia wykres zależności napięcia w woltach od czasu w mili sekundach. Oś pionowa wyskalowana od -150 do 150, co 50 woltów. Na wykresie sinusoida z amplitudą 120 woltów. Dla 60 i -60 woltów poprowadzono czerwoną poziomą linię. Rzut szerokości maksimum, moment w którym neonówka świeci przedstawiono na osi X czarną pogrubioną linią podpisaną tz, czyli czas zapłonu. Środek oznaczono t z indeksem górnym gwiazdka, to pierwszy maksymalny czas zapłonu. Rzut minimum również podkreślono czarną pogrubioną linią. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Ostatecznie

t_{c a ł k} = 4 \cdot (t^{*} - t_{z}) = 4 \cdot (\frac{T}{4} - \frac{T}{12}) = \frac{2}{3} T .

Grafika interaktywna

Dla nauczyciela