DUM č. 16 v sadě. 11. Fy-2 Učební materiály do fyziky pro 3. ročník gymnázia

Transkript

1 projekt GML Brno Docens DUM č. 16 v sadě 11. Fy-2 Učební materály do fyzky pro 3. ročník gymnáza Autor: Vojtěch Beneš Datum: Ročník: 2A, 2C Anotace DUMu: Nestaconární magnetcké pole Materály jsou určeny pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Jakékolv další využtí podléhá autorskému zákonu.

2 3. ročník Nestaconární magnetcké pole písemná práce Zkoušené učvo nestaconární magnetcké pole elektromagnetcká ndukce Lenzův zákon Faradayův zákon elektromagnetcké ndukce vlastní ndukce a ndukčnost energe magnetckého pole cívky Metodcké poznámky čas na vypracování = 1 vyučovací hodna (reálně max. 4 mnut) obtížnost skupn srovnatelná zadání obsahuje jak teoretcké otázky, tak příklady, tak problémové otázky na logcké uvažování vztah pro obsah kruhu nebyl zadán záměrně, měl by jej znát všchn středoškolác obtížnost písemky je záměrně nžší než u příkladů k procvčení př řešení příkladů doma má žák k dspozc poznámky, učebnc, nternetové zdroje a hlavně dostatek času Veškerá schémata a grafy vytvořl autor samostatně.

3 3. ročník Nestaconární magnetcké pole A 1. Vysvětlete, co je to nestaconární magnetcké pole. Uveďte dva příklady, jak se dá takové pole vytvořt. 2. Na jakých parametrech závsí ndukované elektrcké napětí? Napšte Faradayův zákon elektromagnetcké ndukce. 3. Do písemky s překreslete obrázek s cívkou a magnetem a přehledně vyznačte: směr mag. pole vytvořeného permanentním magnetem uprostřed cívky, směr ndukovaného mag. pole v cívce, směr ndukovaného proudu. Rozhodněte, na které straně cívky se bude ndukovat kladný pól. 4. Plochá cívka má 3 závtů, poloměr závtu je 5 cm. Jak velké napětí se na ní bude ndukovat, jestlže se magnetcká ndukce, rovnoběžná s osou cívky, plynule zvýší z 1 mt na 4 mt za,1 s? 5. V následujícím grafu je znázorněna závslost proudu tekoucího cívkou na čase. Indukčnost cívky je 2 mh. Nakreslete graf závslost napětí mez svorkam cívky na čase (včetně číselných hodnot). Vntřní odpor cívky neuvažujte. 6. Vypočítejte magnetckou energ cívky o ndukčnost 5 mh, kterou protéká proud 1,5 A. proud (A) Závslost proudu na čase,6,5,4,3,2, čas t (ms) 3. ročník Nestaconární magnetcké pole B 1. Vysvětlete, co je to elektromagnetcká ndukce. Uveďte dva příklady, k čemu se používá. 2. Vysvětlete, co to jsou vířvé proudy. Uveďte dvě praktcké aplkace. 3. Do písemky s překreslete obrázek s cívkou a magnetem a přehledně vyznačte: směr mag. pole vytvořeného permanentním magnetem uprostřed cívky, směr ndukovaného mag. pole v cívce, směr ndukovaného proudu. Rozhodněte, na které straně cívky se bude ndukovat kladný pól. 4. Plochá cívka má 15 závtů, poloměr závtu je 4 cm. Jak velké napětí se na ní bude ndukovat, jestlže se magnetcká ndukce, rovnoběžná s osou cívky, plynule sníží z 5 mt na 2 mt za,2 s? 5. V následujícím grafu je znázorněna závslost proudu tekoucího cívkou na čase. Indukčnost cívky je 5 mh. Nakreslete graf závslost napětí mez svorkam cívky na čase (včetně číselných hodnot). Vntřní odpor cívky neuvažujte. 6. Vypočítejte magnetckou energ cívky o ndukčnost 15 mh, kterou protéká proud 2 A. proud (A) Závslost proudu na čase,4,3,2,1 -,1 -,2 -, čas t (ms)

4 Řešení skupny A 1. Nestaconární magnetcké pole znamená, že je časově proměnné, jeho ntenzta nebo směr se mění. K danému bodu přblžujeme permanentní magnet. Měníme ntenztu proudu v cívce, velkost magnetckého pole vytvořeného cívkou se mění. 2. Napětí ndukované na svorkách závtu (cívky) závsí na rychlost změny magnetckého ndukčního toku, tj. na rychlost změny velkost magnetcké ndukce, plošného obsahu závtu (cívky), úhlu, který svírá osa závtu se směrem magnetckého pole (ev. počtu závtů cívky). =, kde Φ =. 3. Použjeme pravdlo pravé ruky, cívka se chová jako zdroj Plocha cívky = =7,85 1!" $. Φ=Δ &', kde =+3 $*. Podle Faradayova zákona = =,7 + (cívku považujeme za zdroj, v opačném případě by napětí na cívce bylo kladné). 5. Cívku považujeme za spotřebč,, =-. Přímým dosazením dostáváme pro rostoucí proud napětí,4 V a pro klesající část grafu proudu napětí,33 V. ul (V) Napětí na cívce v závslost na čase,6,4,2 -,2 -, t (ms) 6.., = / - =56,3 $2 Bodování: Celkem 2 bodů

5 Řešení skupny B 1. Elektromagnetcká ndukce je fyzkální jev, př kterém na svorkách cívky (závtu) ndukuje elektrcké napětí, pokud se mění magnetcký ndukční tok v této cívce. Využívá se v alternátorech a dynamech k výrobě elektrcké energe, v ndukčních svítlnách, Vířvé proudy vznkají v kovových deskách, pokud se v nch mění magnetcké pole. Jedná se o proudové smyčky ndukované nestaconárním magnetckým polem. Použtí: v ndukčních varných deskách k ohřevu potravn, v ndukčních brzdách, Použjeme pravdlo pravé ruky, cívka se chová jako zdroj. 4. Plocha cívky = =5,3 1!" $. Φ=Δ &', kde = 3 $*. Podle Faradayova zákona = =+,113 + (cívku považujeme za zdroj, v opačném případě by napětí na cívce bylo záporné). 5. Cívku považujeme za spotřebč,, =-. Přímým dosazením dostáváme pro rostoucí proud napětí 1, V a pro klesající část grafu proudu napětí,83 V. 1,5 + Napětí na cívce v závslost na čase 1 ul (V),5 -, t (ms) 6.., = / - =,3 2 Bodování: Celkem 2 bodů