Φ.Ε. στο περιστρεφόμενο πλαίσιο-Εναλλακτήρα

Πλαίσιο N=100 σπειρών, με εμβαδό Α=50cm2 η καθεμία, στρέφεται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β=0,1Τ, με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω=100π rad/s, γύρω από άξονα που βρίσκεται στο επίπεδό του και είναι κάθετος στις δυναμικές γραμμές του πεδίου. Τα άκρα του πλαισίου συνδέονται με αντιστάτη, αντίστασης R=10πΩ. Τη χρονική στιγμή που θεωρούμε ως αρχή μέτρησης του χρόνου to=0, το πλαίσιο είναι κάθετο στις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου. Θεωρούμε ότι στο κύκλωμα δεν εμφανίζεται άλλη αντίσταση πέρα από αυτή του αντιστάτη.

α. Ποια η μαγνητική ροή που διέρχεται από την επιφάνεια μιας σπείρας τις χρονικές στιγμές t1=0,005s, t2=0,01s , t3=0,015s και t4=0,02s; Ποια η μέση επαγωγική ΗΕΔ που αναπτύσσεται στα άκρα του πλαισίου, στα χρονικά διαστήματα 0-t1 , 0-t2 , 0-t3 και 0-t4;
β. Να συμπληρώσετε τον πίνακα, όπου Τ η περίοδος περιστροφής του εναλλακτήρα
γ. Ποια η μαγνητική ροή που διέρχεται από την επιφάνεια μιας σπείρας όταν το πλαίσιο έχει περιστραφεί κατά γωνία φ=ωt; Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση της μαγνητικής ροής που διέρχεται από το πλαίσιο σε συνάρτηση με το χρόνο Φ=f(t)
δ. Ποια η τάση που αναπτύσσεται στα άκρα του πλαισίου; Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση της τάσης αυτής, σε συνάρτηση με το χρόνο υ=f(t)
ε. Ποια η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη R; Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση της έντασης του ρεύματος αυτού, σε συνάρτηση με το χρόνο i=f(t)
στ. Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση της φάσης της εναλλασσόμενης τάσης σε συνάρτηση με το χρόνο φ=f(t). Ποια η διαφορά φάσης μεταξύ μαγνητικής ροής και τάσης;
ζ. Πόσες φορές μηδενίζεται η ένταση του ρεύματος στη διάρκεια μιας περιόδου; Για πόσο χρονικό διάστημα ανά περίοδο η ένταση του ρεύματος είναι μεγαλύτερη από Ι/2;
η. Όταν η μαγνητική ροή που διέρχεται από το πλαίσιο λαμβάνει την τιμή Φ=0,025Wb, πόση είναι η τάση στα άκρα του πλαισίου;
θ. Πόση θερμότητα ελευθερώνεται στον αντιστάτη R σε χρονικό διάστημα 2 min;
ι. Να γράψετε την εξίσωση της στιγμιαίας ισχύος στον αντιστάτη R και να σχεδιάσετε την γραφική παράσταση σε χρονικό διάστημα μιας περιόδου της τάσης
ια. Ποια η μέση ισχύς που καταναλώνεται στον αντιστάτη R; Μπορείτε να υπολογίσετε την αριθμητική τιμή που έχει το εμβαδόν της επιφάνειας που περικλείεται από τη γραφική παράσταση στιγμιαίας ισχύος-χρόνου p=f(t) και τον άξονα του χρόνου, σε χρονικό διάστημα μιας περιόδου της τάσης;
ιβ. Αν διπλασιάσουμε την περίοδο περιστροφής του πλαισίου πώς θα μεταβληθεί η τάση στα άκρα του και πώς η μέση ισχύς που καταναλώνεται στον αντιστάτη;

 

Τα επόμενα δύο ερωτήματα, προέκυψαν αποκλειστικά από ιδέες του συναδέλφου και φίλου Ανδρέα Ριζόπουλου

4

ιγ. Θεωρούμε πως στα άκρα του περιστρεφόμενου πλαισίου, συνδέουμε λυχνία, η οποία ανάβει, όταν η τάση στα άκρα της γίνει ίση με υ=0,866V (τάση αφής) και σβήνει όταν η τάση στα άκρα της γίνει ίση με υ=0,5V (τάση σβέσης), όπου V=5πV. Εξετάστε, αν ένας παρατηρητής αντιλαμβάνεται τη λυχνία να αναβοσβήνει
Θεωρείστε γνωστό ότι:
Το είδωλο των αντικειμένων που παρατηρούμε σχηματίζεται στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού μας. Από εκεί μεταφέρεται μέσω του οπτικού νεύρου στον εγκέφαλο, προκειμένου να υποστεί την κατάλληλη επεξεργασία.
Η οπτική εντύπωση, όμως που δημιουργείται πάνω στον αμφιβληστροειδή δεν εξαφανίζεται αμέσως μόλις λείψει αυτό που είδαμε, αλλά διατηρείται αναλλοίωτη για ένα πολύ μικρό χρονικό διάστημα περίπου 1/12 sec. Αν σε αυτή τη διάρκεια δούμε μια άλλη εικόνα, ο εγκέφαλός μας δεν μπορεί να την ξεχωρίσει από την προηγούμενη.
Αυτή η ιδιότητα του εγκεφάλου μας ονομάζεται μεταίσθημα. Το μεταίσθημα είναι μια φυσική οφθαλμαπάτη.
ιδ. Θεωρείστε πως το πλαίσιο εμφανίζει αντίσταση Rπλ=4πΩ, ενώ στα άκρα του συνδέουμε θερμική συσκευή με στοιχεία κανονικής λειτουργίας (8πW, 8πV). Υπολογίστε τη γωνιακή συχνότητα περιστροφής του πλαισίου, ώστε η συσκευή να λειτουργεί κανονικά

ΑΠΑΝΤΗΣΗ σε word

ΑΠΑΝΤΗΣΗ σε pdf

(Visited 764 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
13 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Παντελεήμων Παπαδάκης
Editor

Καλημέρα Θοδωρή

Κατέβηκα τη σκάλα των ερωτημάτων γλιστρώντας και κατάλαβα πως πρόκειται για καλά προσεγμένη δουλειά  που απαίτησε κόπο και χρόνο.

Να είσαι καλά και καλή εβδομάδα

Διονύσης Μάργαρης
Admin
2 μήνες πριν

Καλημέρα Θοδωρή.

Νομίζω ότι έβαλες …τα πάντα! σε ένα φύλλο εργασίας…

Όποιος μαθητής ξέρει όλα αυτά, δεν χρειάζεται τίποτα περισσότερο στο Ε.Ρ.

Ανδρέας Ριζόπουλος
Editor
2 μήνες πριν

Καλημέρα Θοδωρή. Με τιμά η αναφορά σου. Δείχνει όμως και το ήθος του γράφοντος. Σε ευχαριστώ.
Το Φ.Ε. έδωσα κατευθείαν στους μαθητές μου σήμερα – τώρα έχω τηλεκενό – φυσικά σε μονόωρο δεν τελειώνει, έφτασα μέχρι το (η). Ερωτήματα που κυλάνε αβίαστα και βοηθούν την επανάληψη ή και τη μάθηση για όσους δεν είχαν καταλάβει κάποια θέματα.
Στα (ζ) και (ιγ) προτιμώ το στρεφόμενο, το οποίο θεωρώ must για εύρεση χρονικού διαστήματος σε αρμονικά μεγέθη.
Στο (η) απέδειξα (Φ/Φmax)^2+(υ/V)^2=1 και βρήκα από εκεί το υ =  +-2,5π.ρίζα3

Να είσαι καλά!

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Πολύ καλό φύλλο.

Άσχετη ερώτηση:

Το γουέμπεξ δουλεύει τώρα;

Χρήστος Αγριόδημας
Editor
2 μήνες πριν

Θοδωρή καλησπέρα

Ωραίο φύλλο όπως αναφέρει  Διονύσης που έχει τα πάντα. Ωραία η διασκευή σχετικά με το χρόνο που μπορεί να αντιληφθεί το μάτι τις εικόνες.

Ένα ασήμαντο τυπογραικό στο ερώτημα ζ στην ανίσωση πάνω απο το βέλος το μεσαίο t πρέπει να είναι με μικρό 0≤t <T. Ξέρω ότι δεν θα το διορθώσεις αλλά μιας και το είδα το αναφέρω.

Πρόδρομος Κορκίζογλου

τα έχει όλα και συμφέρει!!!

εκτός από..ένα! Να έχει αντίσταση το πλαίσιο!

Τί έκανες βρε Θοδωρή; Θεωρία μέσω του φύλλου εργασίας ή εμπέδωσή της;

ΣΥΓΧΑΡΗΤΉΡΙΑ!!!

Είχα χρόνια να δω ερώτημα για μέση ηλεκτρεγερτική δύναμη!

Κάποτε κυριαρχούσε αυτό το ερώτημα σε ασκήσεις του σχολικού ή βοηθήματα! Πάλαι ποτέ…

Αν κάποιος υποψήφιος περάσει τον κάβο του φύλλου εργασίας που έκανες, δεν έχει να φοβηθεί την οργή του Ποσειδώνα σε όποια θάλασσα και να ταξιδέψει, προκειμένου να φτάσει στην Ιθάκη του(σχολή της επιθυμίας του!)

Με εντυπωσίασε επίσης και η παρουσία των απαντήσεων…

Έχεις προχωρήσει πολύ , ξεπέρασες και τον Διονύση!!!

Να είσαι πάντα καλά.