Το πέρασμα του πλαισίου από το πεδίο

Το τετράγωνο άκαμπτο μεταλλικό πλαίσιο πλευράς α=0,8m και αντίστασης R=0,4Ω κινείται οριζόντια με σταθερή ταχύτητα υ=1m/s και τη στιγμή t=0, φτάνει στα όρια ενός κατακόρυφου ομογενούς μαγνητικού πεδίου με ένταση Β=0,5Τ, όπως στο σχήμα (κάτοψη), πλάτους d=1,2m. Αν σε όλη τη διάρκεια της κίνησης, μέχρι να ολοκληρωθεί το πέρασμα του πλαισίου από το μαγνητικό πεδίο, η ταχύτητά του παραμένει σταθερή:

α) Να γίνουν οι γραφικές παραστάσεις σε συνάρτηση με το χρόνο:

  1. της μαγνητικής ροής που διέρχεται από το πλαίσιο.
  2. της ηλεκτρεγερτικής δύναμης που αναπτύσσεται στο πλαίσιο
  3. της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το πλαίσιο.
  4. της δύναμης Laplace η οποία ασκείται στο πλαίσιο.

β) Να υπολογιστεί το συνολικό έργο της ασκούμενης εξωτερικής δύναμης F, η οποία είναι απαραίτητη να ασκείται στο πλαίσιο, για να μπορεί να κινείται με σταθερή ταχύτητα και να συγκριθεί με την ηλεκτρική ενέργεια που εμφανίστηκε στο πλαίσιο, κατά το πέρασμα του πλαισίου από το πεδίο.

Απάντηση:

ή

%ce%b1%ce%b1%ce%b1%ce%b11 Το πέρασμα του πλαισίου από το πεδίο
%ce%b1%ce%b1%ce%b1%ce%b13 Το πέρασμα του πλαισίου από το πεδίο

 Το πέρασμα του πλαισίου από το πεδίο

 

(Visited 3,352 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
55 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Βαγγέλης Κουντούρης

καλησπέρα σε όλους

καλή άσκηση και πιθανή, Διονύση, εν όλω ή τμήμα ως Β θέμα

προφανώς συμφωνώ με τη λύση, αλλά, προσωπικά θα απαντούσα το 2ο ερώτημα ανεξάρτητα από το 1ο, η, πολλές φορέςδιατυπωμένη, θέση μου είναι ότι η τάση από επαγωγή που αναπτύσσεται σε παν τι κινούμενο είναι Βυl και τα "παιδιά" αυτού

για όποιον ενδιαφέρεται μια παρόμοια άσκηση εδώ: https://ekountouris.blogspot.com/2019/11/blog-post.html   

(ίσως την έχω αναρτήσει και εδώ, αλλά δεν μπορώ να την ξαναβρώ, …σιγά την είδηση;)

Σπύρος Τερλεμές
8 μήνες πριν

Καλησπέρα κ.Διονύση, 

Μια σκέψη πάνω στο θέμα της ολικής δύναμης Laplace χωρίς μαθηματικά, τα οποία όμως το επιβεβαιώνουν. 

Καθώς το πλαίσιο ξεκινά να εισέρχεται στο μαγνητικό πεδίο, για τους γνωστούς λόγους εμφανίζεται επαγωγικό ρεύμα, η φορά του οποίου καθορίζεται από τον νόμο του Lorentz (ή του Lenz). Κάθε πλευρά διαρρέεται από ρεύμα, οπότε δημιουργεί μαγνητικό πεδίο στο οποίο βρίσκεται η απέναντι πλευρά. Συνεπώς, δέχεται δύναμη Laplace από το επαγωγικό μαγνητικό πεδίο. Αντίστοιχα η άλλη πλευρά δέχεται αντίθετη δύναμη. Συνεπώς η συνισταμένη δύναμη Laplace λόγω εσωτερικού-επαγωγικού πεδίου είναι μηδενική, άρα το πλαίσιο δέχεται μονάχα την δύναμη λόγω της εισερχόμενης πλευράς στο μαγνητικό πεδίο, που είναι F=B(ext)IL

Παντελεήμων Λάπας
8 μήνες πριν
Απάντηση σε  Σπύρος Τερλεμές

Καλησπέρα κ.Διονύση, 

Μια σκέψη πάνω στο θέμα της ολικής δύναμης Laplace χωρίς μαθηματικά, τα οποία όμως το επιβεβαιώνουν. 

Καθώς το πλαίσιο ξεκινά να εισέρχεται στο μαγνητικό πεδίο, για τους γνωστούς λόγους εμφανίζεται επαγωγικό ρεύμα, η φορά του οποίου καθορίζεται από τον νόμο του Lorentz (ή του Lenz). Κάθε πλευρά διαρρέεται από ρεύμα, οπότε δημιουργεί μαγνητικό πεδίο στο οποίο βρίσκεται η απέναντι πλευρά. Συνεπώς, δέχεται δύναμη Laplace από το επαγωγικό μαγνητικό πεδίο. Αντίστοιχα η άλλη πλευρά δέχεται αντίθετη δύναμη. Συνεπώς η συνισταμένη δύναμη Laplace λόγω εσωτερικού-επαγωγικού πεδίου είναι μηδενική, άρα το πλαίσιο δέχεται μονάχα την δύναμη λόγω της εισερχόμενης πλευράς στο μαγνητικό πεδίο, που είναι F=B(ext)IL

Σπύρο αυτό που ρωτάς νομίζω το γράφει πολύ όμορφα ο Griffiths στο εδάφιο για κινησιακές ΗΕΔ … νομίζω ότι ότι γράφει εκεί κατά κάποιον τρόπο απαντάει στο ερώτημά σου … και όντως στην προκειμένη περίπτωση μας ενδιαφέρει το αποτέλεσμα του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου επί των φορέων του ρεύματος στον αγωγό όχι το τυχόν "επαγώμενο μαγνητικό πεδίο"  λόγω του προκύπτοντος επαγώμενου ρεύματος … 

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Διονύση σε ποια μορφή αποθηκεύτηκε η παρουσίαση;

Δεν γράφει pptx.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Το άνοιξα με το impress και σκεφτόμουν με τι το έγραψες.

Παντελεήμων Παπαδάκης
Editor

Καλησπέρα Διονύση.

Ανοίγει σε μένα κανονικά ,μόνο παρατηρώ υπερβοική καθυστέρηση από την 3η στην 4η και στις 5η και 6η λείπουν μπροστά από τα βέλη οι αντίστοιχες τιμές χωρίς να ενοχλεί αφού φαίνονται στο διάγραμμα.

Απαραίτητη για τα παιδιά με όλα τα κομφόρ.

Σπύρος Τερλεμές
8 μήνες πριν

Καλημέρα κ.Διονύση,

Κάτι δεν καταλαβαίνω. Έχουμε ένα σύστημα ηλεκτρονίων που κινείται εντός ομογενούς μαγνητικού πεδίου. Τα φορτία είναι κατανεμημένα ώστε να μην εισέρχονται όλα μαζί στο πεδίο, αλλά με χρονική διαφορά. Κάθε ένα εισερχόμενο δέχεται μαγνητικές δυνάμεις από το εξωτερικό πεδίο, και επειδή έχουμε διάταξη αγωγού επιτρέπεται η κίνηση αυτών. Η κίνηση θα προκαλέσει την δημιουργία εσωτερικού πεδίου στο οποίο θα βρίσκονται τα ηλεκτρόνια εκτός του εξωτερικού πεδίου. Οπότε μαζί με την δύναμη ηλεκτρικού πεδίου σε αυτά, θα αναπτυχθεί και μαγνητική δύναμη που θα θέσει σε κίνηση. Ο συλλογισμός τώρα παίρνει την αντίστοιχη αντιμετώπιση. Αυτά θα κινηθούν και λόγω αγωγού θα προκαλέσουν επίσης μαγνητικό πεδίο στο οποίο θα βρίσκεται η πρωταρχική πλευρά και οι υπόλοιπες. Για να ισχυριστούμε λοιπόν ότι η συνισταμένη δύναμη Laplace είναι Β(ext)IL όπου L η πρώτη πλευρά, δεν πρέπει να υπάρχει εξουδετέρωση του εσωτερικού πεδίου, στο σύνολο των φορτίων?

Εδώ η συμμετρία το επιβάλλει. Αν το σχήμα ήταν διαφορετικό, νομίζω ότι τα πράγματα θα ήταν επίσης διαφορετικά, δεδομένου ότι μπορεί να μην υπάρχει εξουδετέρωση του εσωτερικού πεδίου. Βέβαια, μπορεί κάτι να μην βλέπω….

Σπύρος Τερλεμές
8 μήνες πριν

Σπύρος Τερλεμές
8 μήνες πριν
Απάντηση σε  Σπύρος Τερλεμές

Με l συμβολίζω το μήκος της πλευράς που αποτελεί τα όρια του εξωτερικού πεδίου στα οποία βρίσκεται το πλαίσιο, και όχι το μήκος κάποιας πλευράς. Εδώ όμως το l είναι παντού το ίδιο… 

Σπύρος Τερλεμές
8 μήνες πριν
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

κ.Διονύση δεν έκανα κάτι για να εντυπωσιάσω ή για οποιονδήποτε άλλο λόγο άσχετο με φυσική. Και διάβασα τις τοποθετήσεις σας στο προηγούμενο σχόλιο, απλά προσπάθησα αρχικά χωρίς μαθηματικά να δω τι συμβαίνει με τις κινήσεις και τα εσωτερικά πεδία, γιατί ομολογώ ότι δεν κατάλαβα πλήρως την φύση ή την θεμελίωση στο τι μπορούμε να θεωρήσουμε ή όχι υπόθεμα. Εφόσον όμως τα μαθηματικά με την χρήση διατήρησης ενέργειας επιβάλλουν μηδενική εσωτερική δύναμη, τότε φυσικά είναι αποδεκτό. 

Τώρα πέρα από το αν η φυσική είναι μαθηματικά ή όχι, σε συγκεκριμένα θέματα, νομίζω ότι δεν είναι το ίδιο αποτελεσματικό να συζητάμε θεωρητικά, γιατί οι λύσεις υπάρχουν, αρκεί να εκμεταλευτούμε τα μαθηματικά. Και το συγκεκριμένο δεν είναι από τα θέματα τα οποία μπορούν να αντιμετωπιστούν με ελάχιστες πράξεις και καθαρά με λόγια….

Αν μου επιτρέπετε να φέρω ένα παράδειγμα. Στην συγκεκριμένη άσκηση είναι προφανές ότι το επαγωγικό πεδίο εξουδετερώνεται λόγω συμμετρίας και μπορούμε να το δείξουμε χωρίς να γράψουμε ίσον και συν…πουθενά. Όταν όμως πάρουμε ένα πλαίσιο τριγωνικό ή τραπέζιο ή οποιουδήποτε σχήματος, δεν γίνεται να πούμε το εσωτερικό πεδίο είναι μηδενικό ή τουλάχιστον εγώ δεν μπορώ να αντιληφθώ με λόγια πως μπορεί κάτι τέτοιο να συμβαίνει. 

Μπορώ όμως να αντιληφθώ ότι το επαγωγικό πεδίο είναι πολύ ασθενές όπως λέει ο κ.Γιάννης, οπότε μπορούμε να το θεωρήσουμε αμελητέο. Οι υπολογισμοί όμως δείχνουν ότι δεν είναι καν αμελητέο, είναι μηδενικό!

κ.Γιάννη θα κοιτάξω σε λίγο την παραπομπή που κάνατε και ευχαριστώ!cheeky

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Καλημέρα παιδιά.

Στην παρατήρηση του Σπύρου ας τονίσουμε ότι τα δύο πεδία διαφέρουν τάξεις μεγέθους.

Το Β του σχήματος είναι ένα πεδίο σημαντικό, ίσως από ισχυρό ηλεκτρομαγνήτη ή μαγνήτη νεοδυμίου.

Το άλλο είναι το ασθενικό μαγνητικό πεδίο ενός ρευματοφόρου αγωγού που κουνάει-δεν κουνάει μια μαγνητική βελόνα αν στηθεί κοντά της.