Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RRzkdoYyW9u3J1

Ćwiczenie 1

Która część prądnicy powoduje, że - mimo obracania ramki - kable odprowadzające napięcie nie skręcają się?

magnesy, przewodząca ramka, pierścienie i szczotki

Odpowiedź: ................................................

R16dQ3MlD3VAu1

Ćwiczenie 2

Połącz prawą i lewą część, tworząc dwa prawdziwe zdania.

$ε_{i n d}$ ma maksymalną wartość, $ε_{i n d}$ ma minimalną wartość, $ε_{i n d} = 0$

Gdy strumień $Φ_{B}$ przenikający ramkę prądnicy jest maksymalny, to ................................................................

Gdy strumień $Φ_{B}$ przenikający ramkę prądnicy jest równy zeru, to .................................................................

Ćwiczenie 3

RPuGotkScdDIA

Zaznacz prawidłowe uzupełnienie zdania.

W samochodzie poruszającym się ze stałą prędkością w pewnej chwili zerwał się pasek klinowy alternatora (prądnicy). W ten sposób alternator przestał działać. Od tej chwili silnik samochodowy zużywa {#mniej} / {więcej} / {tyle samo} paliwa, co poprzednio. Prędkość samochodu nie zmieniła się.

Ćwiczenie 4

RlxPazBSVrYfC

Oblicz liczbę zwojów

n

w uzwojeniu prądnicy, dzięki której będzie można uzyskać napięcie o maksymalnej wartości równej 5 V. Indukcja pola magnetycznego zastosowanego w prądnicy ma wartość 30 mT a powierzchnia

S

pojedynczego zwoju wynosi

50 c m^{2}

. Uzwojenie może być obracane z maksymalną częstotliwością

f

= 100 Hz. Odpowiedź zaokrąglij do dwóch cyfr znaczących i wpisz w okienko poniżej. Odpowiedź:

n

= Tu uzupełnij

Oblicz liczbę zwojów $n$ w uzwojeniu prądnicy, dzięki której będzie można uzyskać napięcie o maksymalnej wartości równej 5 V. Indukcja pola magnetycznego zastosowanego w prądnicy ma wartość 30 mT, a powierzchnia $S$ pojedynczego zwoju wynosi $50$ . Uzwojenie może być obracane z maksymalną częstotliwością $f$ = 100 Hz. Odpowiedź zaokrąglij do dwóch cyfr znaczących i wpisz w okienko poniżej.

Odpowiedź: $n$ = ............

Zastosuj zależność $U_{m a x} = n B S ω$ . Prędkość kątowa $ω = 2 π f$ .

Ćwiczenie 5

Na rysunkach są cztery wykresy przedstawiające zależność napięcia od czasu. Na poziomej osi jest czas oznaczony literą t, na pionowej napięcie oznaczone wielką literą U. W każdym przypadku wykresem jest sinusoida o zwiększającej się w czasie amplitudzie.

RcWrJDgotwb9O

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

W ruchu obrotowym jednostajnie przyspieszonym prędkość kątowa liniowo rośnie z czasem, a kąt obrotu zależy od czasu kwadratowo. Jeśli porównasz wykresy funkcji $sin α$ i na przykład $sin (2 α)$ , to zobaczysz, że w drugim przypadku sinusoida jest dwukrotnie zagęszczona. Np. dla wartości $α = π / 2 \cdot sin α = 1$ , a $sin (2 α) = 0$ . To, że sinusoida dla kątów $n α$ jest n‑krotnie „zagęszczona” możesz sprawdzić w Excelu, Internecie albo podręczniku matematyki.

W tym przypadku $U (t) = n B S \cdot ε t \cdot sin (\frac{ε t^{2}}{2})$ , gdzie $ε$ jest przyspieszeniem kątowym. Widać tu liniowy w czasie wzrost amplitudy. Z kolei argument funkcji sinus rośnie w czasie jak funkcja kwadratowa, a więc sinusoida powinna być coraz „gęstsza”. Można zapisać argument funkcji sinus jeszcze inaczej: $\frac{ε t^{2}}{2} = \frac{ω}{t} \cdot \frac{t^{2}}{2} = \frac{ω t}{2}$ . W ruchu jednostajnie przyspieszonym prędkość kątowa $ω$ rośnie w czasie. Nie jest tak, jak w ruchu jednostajnym obrotowym. Wyrażenie $ω t$ rośnie w czasie szybciej niż liniowo.

Ćwiczenie 6

Załóżmy, że w układzie z ćw. 5. obwód jest zamknięty i - po nadaniu uzwojeniu pewnej niezerowej prędkości kątowej - przestajemy obracać korbą prądnicy. Nawet gdyby w układzie nie było żadnego tarcia ani oporu powietrza, prądnica po pewnym czasie zatrzymałaby się. Dlaczego? Sformułuj odpowiedź na kartce. Następnie porównaj swoją odpowiedź z wyjaśnieniem.

R5MuYEeEv6YMa2

Ćwiczenie 7

Zależność napięcia uzyskanego w prądnicy od czasu opisana jest następująco:

$U (t) = n B S ω \cdot sin (ω t)$ .

W tym wzorze występuje wyrażenie pozwalające obliczyć wartość maksymalnego strumienia przenikającego uzwojenie prądnicy. Jest to:

$n B S ω$
$n B S$
$B S$
$B S ω$

Ćwiczenie 8

R6sOH5fQMX7fq

Oblicz częstotliwość, z jaką należy obracać uzwojenie prądnicy, aby wartość maksymalnego uzyskiwanego napięcia wyniosła 10 V. Prądnica ma uzwojenie o

n

= 100 zwojach, a pole powierzchni ramki w uzwojeniu wynosi

S = 30 c m^{2}

. W prądnicy zastosowano magnes wytwarzający indukcję magnetyczną o wartości 0,05 T. Odpowiedź zaokrąglij do trzech cyfr znaczących i wpisz w okienko. Odpowiedź:

f

= Tu uzupełnij Hz

Oblicz częstotliwość, z jaką należy obracać uzwojenie prądnicy, aby wartość maksymalnego uzyskiwanego napięcia wyniosła 10 V. Prądnica ma uzwojenie o $n$ = 100 zwojach, a pole powierzchni ramki w uzwojeniu wynosi $S = 30$ . W prądnicy zastosowano magnes wytwarzający indukcję magnetyczną o wartości 0,05 T. Odpowiedź zaokrąglij do trzech cyfr znaczących i wpisz w okienko.

Odpowiedź: $f$ = ............ Hz

$U_{m a x} = n B S ω$ . Prędkość kątowa $ω = 2 π f$ .

Animacja

Dla nauczyciela