Χαρακτηριστική καμπύλη, η μέγιστη ισχύς και το Μ.Π.

Διαθέτουμε ηλεκτρική πηγή με ΗΕΔ Ε και εσωτερική αντίσταση r, η χαρακτηριστική καμπύλη της οποίας, δηλαδή το διάγραμμα της πολικής τάσης ως συνάρτηση της έντασης του ρεύματος που την διαρρέει, VΠ=f(I), δίνεται στο επόμενο σχήμα:

Διαθέτουμε επίσης:
α) έναν λεπτό, ομογενή και σταθερής διατομής αγωγό, αντίστασης R1=3Ω και μήκους L=40π cm , τον οποίο έχουμε περιελίξει και έχουμε κατασκευάσει κυκλικό αγωγό δύο σπειρών κοινού κέντρου και ίδιας ακτίνας
β) ένα σωληνοειδές πηνίο, αντίστασης R2=6Ω, το οποίο έχει 5σπείρες/cm και η κάθε σπείρα του έχει ακτίνα r2=2cm
Τον κυκλικό αγωγό των δύο σπειρών και το σωληνοειδές πηνίο, τα συνδέουμε παράλληλα και το σύστημα αυτών το συνδέουμε στους πόλους της πηγής.

α. Να σχεδιάσετε στο διάγραμμα της χαρακτηριστικής καμπύλης, το διατεταγμένο ζευγάρι (I,VΠ) που θα προκύψει από το παραπάνω κύκλωμα
β. Να υπολογίσετε το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου στο κοινό κέντρο των δύο σπειρών του κυκλικού αγωγού
γ. Να υπολογίσετε τη μαγνητική ροή που διέρχεται από την επιφάνεια κυκλικού αγωγού, ακτίνας διπλάσιας από την ακτίνα των σπειρών του σωληνοειδούς πηνίου, ο οποίος περιβάλλει το σωληνοειδές στο μέσο αυτού και το κέντρο του είναι πάνω στον άξονα του σωληνοειδούς, ενώ το κάθετο διάνυσμα στην επιφάνειά του έχει την ίδια κατεύθυνση με την ένταση του μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό του σωληνοειδούς
δ. Να βρεθεί ο λόγος της καταναλισκόμενης ισχύος στον κυκλικό αγωγό των δύο σπειρών προς την καταναλισκόμενη ισχύ στο σωληνοειδές πηνίο
ε. Να βρεθεί ο λόγος της καταναλισκόμενης ισχύος στο εξωτερικό κύκλωμα, προς τη θερμική ισχύ που χάνεται στην αντίσταση της πηγής
στ. Επαληθεύστε ή απορρίψτε τον ισχυρισμό πως η προσφερόμενη ισχύς από την πηγή στο κύκλωμα κυκλικού αγωγού και σωληνοειδούς πηνίου, είναι η μέγιστη δυνατή
Το μαγνητικό πεδίο έξω από το σωληνοειδές να θεωρηθεί ασθενές και να μην το λάβετε υπόψη.
Δίνεται: Κμ=10-7 Ν/Α2

ΑΠΑΝΤΗΣΗ