Μια κλασική άσκηση στην επαγωγή

Τα άκρα ευθύγραμμου οριζόντιου αγωγού ΚΛ, μήκους ℓ = 1 m, μάζας m = 1 kg και αντίστασης R1 = 0,05 Ω, μπορούν να ολισθαίνουν, χωρίς τριβές, πάνω σε δύο κατακόρυφους μεταλλικούς στύλους μηδενικής ωμικής αντίστασης, όπως στο σχήμα.

Οι δύο στύλοι ενώνονται στο πάνω μέρος με σύρμα ωμικής αντίσταση R1 = 0,15 Ω. Η όλη διάταξη βρίσκεται μέσα σε δύο ομογενή οριζόντια μαγνητικά πεδία έντασης μέτρου Β1 = 1 Τ και Β2 = 2 Τ, αντιστοίχως, των οποίων οι μαγνητικές γραμμές είναι κάθετες στο κατακόρυφο επίπεδο που ορίζουν οι αγωγοί, με κατεύθυνση προς τον αναγνώστη το πρώτο και προς τη σελίδα το δεύτερο. Κάποια στιγμή αφήνουμε τον αγωγό ΚΛ να ολισθήσει προς τα κάτω και τη στιγμή που αποκτά τη μέγιστη ταχύτητά του εισέρχεται στο δεύτερο μαγνητικό πεδίο. Για τις δύο φάσεις της κίνησης (φάση 1: κίνηση στο 1ο πεδίο, φάση 2: κίνηση στο 2ο πεδίο) να βρεθούν:

  1. Η επιτάχυνση του αγωγού ΚΛ σε συνάρτηση της ταχύτητας (θετική κατεύθυνση προς τα κάτω).
  2. Οι οριακές ταχύτητες του αγωγού.
  3. Η διαφορά δυναμικού VΚ – VΛ στα άκρα του ΚΛ σε συνάρτηση της ταχύτητας και να γίνει γραφική της παράσταση στο ίδιο διάγραμμα (για τις δύο φάσεις)
  4. Τις κατακόρυφες μετατοπίσεις του αγωγού ΚΛ Δx1 και Δx2 (μέχρι απόκτησης των οριακών ταχυτήτων του) αν είναι γνωστό ότι η μεταβολή της ορμής της κινούμενου αγωγού συναρτήσει της κατακόρυφης μετατόπισής του
    υπολογίζεται από τη σχέση |Δp| = Β22|Δx|/Rολ2|Δx|/Rολ.
  5. Τα φορτία που πέρασαν (προς τις δύο κατευθύνσεις) από μια διατομή του αγωγού ΚΛ.
  6. Το ρυθμό με τον οποίο αναπτύσσεται θερμότητα Joule στον αγωγό ΚΛ όταν κινείται με τις οριακές του ταχύτητες.
  7. Το έργο της δύναμης Laplace στον αγωγό ΚΛ και τη θερμότητα Joule που αναπτύχθηκε σε κάθε μια από τις αντιστάσεις R1 και R2 στο χρονικό διάστημα κατά το οποίο ο αγωγός κινήθηκε από την αρχική του θέση μέχρι να αποκτήσει τη δεύτερη οριακή ταχύτητα.

Δίνεται: g = 10 m/s2 και η σχέση Ε = Βυℓ θεωρείται γνωστή.

Μια κλασική άσκηση στην επαγωγή με κάποιες επεκτάσεις σε Word και σε pdf

Στα παιδιά που αύριο (22/6) διαγωνίζονται στη Φυσική.

 

(Visited 1,524 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
2 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Θοδωρής Παπασγουρίδης

Όμορφη άσκηση Ντίνο που συνδυάζει δύο οριακές ταχύτητες μέσω επιταχυνόμενης και επιβραδυνόμενης

κίνησης. Πλήρης φυσικής , ιδιαίτερα διδακτική. Το ερώτημα με την τάση ΚΛ εκτιμώ πως θα δυσκολέψει περισσότερο

λόγω της γραφικής παράστασης. Με δεδομένα τα Δχ1 και Δχ2 και λιγότερα ζητούμενα θεωρώ πως δείχνει ποιος 

πρέπει να είναι ο βαθμός δυσκολίας των αυριανών θεμάτων

Καλή επιτυχία στα παιδιά και καλό κουράγιο σε όλους τους βαθμολογητές