by 
Σε λείο οριζόντιο επίπεδο κινείται ένα ορθογώνιο τριγωνικό αγώγιμο πλαίσιο ΑΒΓ, με κάθετες πλευρές (ΑΒ)=0,3m και (ΑΓ)=0,4m, με αντίσταση R=0,6Ω. Σε μια στιγμή το πλαίσιο εισέρχεται σε ένα κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β=0,4Τ, με σταθερή ταχύτητα υ=2m/s και με την πλευρά ΑΓ του πλαισίου κάθετη στην πλευρά xy του μαγνητικού πεδίου, όπως στο σχήμα (σε κάτοψη). Για τη στιγμή, που στο μαγνητικό πεδίο έχει εισέλθει τμήμα (ΓΜ) =0,2m, ζητούνται:
i) Η ΗΕΔ από επαγωγή που αναπτύσσεται σε κάθε πλευρά του πλαισίου, καθώς και η συνολική ΗΕΔ από επαγωγή στο πλαίσιο.
ii) Η διαφορά δυναμικού στα άκρα κάθε πλευράς του πλαισίου.
iii) Η δύναμη Laplace που δέχεται κάθε πλευρά από το πεδίο, καθώς και το μέτρο της συνισταμένης αυτών των δυνάμεων. Να βρεθεί η ροπή της συνισταμένης αυτής, ως προς την κορυφή Γ του τριγώνου.
Γεια σου Διονύση, όμορφη ανάρτηση με το κάθε ερώτημα να προσφέρει ουσιαστικά. Στο συγκεκριμένο σχήμα θα ήταν ενδιαφέρον όταν κινείται όλο το πλαίσιο εντός μαγνητικού πεδίου να ζητηθεί ο υπολογισμός της συνολικής ΗΕΔ από επαγωγή που αναπτύσσεται σε αυτό. Νομίζω μοιάζει λίγο «περίεργο» γιατί είναι σαν να υπολογίζουμε δύο φορές το ίδιο. Βέβαια ο νόμος Faraday ξεκαθαρίζει την κατάσταση. Το αναφέρω γιατί συνήθως μελετάται κίνηση ορθογωνίου πλαισίου που είναι ευδιάκριτες οι πλευρές στις οποίες αναπτύσσεται Η.Ε.Δ. από επαγωγή.
Καλημέρα παιδιά. Πολύ καλό θέμα Διονύση. Ας θυμηθούμε και μια εναλλακτική για το πρώτο ερώτημα
Και μια ερώτηση μαθητή: Δηλαδή κύριε εφόσον η Στ ως προς το Γ είναι διάφορη του μηδενός, το πλαίσιο θα στραφεί γύρω από το Γ; 🙂
Καλησπέρα Διονύση. Ωραία άσκηση.
Εναλλακτικά – για μαθητές που ξέρουν παραγώγους,
Α = xy/2 = x(xεφθ)/2 = (1/2)x2(3/4) = (1/2)x(2t)2(3/4) = 1,5t2
Eεπ = – Β(dA/dt) = -0,4 . 3t = -1,2t
Για να εισχωρήσει το πλαίσιο κατά x = 0,2m χρειάζεται t = 0,2/2 = 0,1s, άρα
Εεπ = -0,12V
Νομίζω ότι πρέπει να διευκρινήσεις ποιες διαφορές δυναμικού ζητάς (τα γράμματα των κορυφών εννοώ).
Αποστόλη καλησπέρα. Τι εννοείς ότι η ροή από το τρίγωνο ΣΓΜ είναι σταθερή;
Αφού Φ = ΒΑ = 0,6t2
Καλό απόγευμα συνάδελφοι.
Παύλο και Αποστόλη σας ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Παύλο έχω άλλη ανάρτηση έτοιμη, για την περίπτωση που το πλαίσιο κινείται ολόκληρο μέσα στο πεδίο. Προσεχώς…
Αποστόλη, η μαγνητική ροή που διέρχεται από το εμβαδόν του πλαισίου που έχει εισέλθει στο πεδίο, δεν είναι σταθερή, αφού αυτό το εμβαδόν αυτό αυξάνεται.
Η λογική αυτή νομίζω πως τεριάζει στην περίπτωση που όλο το πλαίσιο είναι μέσα στο πεδίο, όπως αναφέρει ο Παύλος.
Όσον αφορά την ερώτηση το μαθητής, θα του έδινα το γνωστό σχήμα:
όπου μια ράβδος αφήνεται να πέσει και θα τον ρωτούσα αν στρέφεται ως προς το άκρον της Α, αφού η ροπή του βάρους ως προς το Α, είναι διάφορη του μηδενός.
Ανδρέα γράφαμε μαζί.
Σε ευχαριστώ για το σχολιασμό και την εναλλακτική οδό…
Γιατί λες, ότι δεν έχω δώσει τις πλευρές; Έγραψα:
Γεια σας παιδιά. Επειδή το ερώτημα αναφέρεται στη συγκεκριμένη στιγμή, σκέφτηκα ότι το πλαίσιο ΑΒΓ αποτελείται από το τρίγωνο ΖΓΜ που είναι ολόκληρο εντός πεδίου και το τραπέζιο ΖΜΑΒ που είναι εκτός. Φυσικά μια επόμενη στιγμή η ΖΜ θα έχει αυξηθεί, αλλά και πάλι η αντίστοιχη ΕΖΓ θα είναι ίση με ΕΖΜ. Κάνω κάπου λάθος;
Αποστόλη, το αποτέλεσμα είναι σωστό.
Αλλά νομίζω ότι υπάρχει ένα πρόβλημα θεμελίωσης.
Ο μαθητής πρέπει να μάθει ότι όταν το πλαίσιο εισέρχεται στο μαγνητικό πεδίο, αναπτύσσεται πάνω του ΗΕΔ επειδή αυξάνεται το εμβαδόν (που είναι μέσα στο πεδίο), οπότε μεταβάλλεται η μαγνητική ροή.
Αν μετά του πεις ότι “η μαγνητική ροή που διέρχεται από το τρίγωνο… είναι σταθερή” νομίζω ότι φέρνεις σύγχυση…
Αφού η ροή είναι σταθερή, πώς αναπτύσσεται ΗΕΔ;
Πέρα από ένα ερώτημα που μπαίνει:
Τι σημαίνει σταθερή; Σταθερή στο χρόνο; Σταθερή στιγμιαία;
Κατανοητό Διονύση. Η θεμελίωση έρχεται μόνο από τη μικροσκοπική μελέτη του φαινομένου.
Διονύση καλημέρα.
Πολύ διδακτική προσέγγιση να βρεις το Εεπ μέσω της Florentz στην πλευρά ΓΝ χωρίς να απαιτηθούν εμβαδά και παραγώγους. Με τον τρόπο αυτό νομιζω μπορεί να περάσει πιο εύκολα στους μαθητές.
Γεια σου και από εδώ Χρήστο.
Σε ευχαριστώ για το σχόλιο.
Καλησπέρα Διονύση. Εννοώ στην εκφώνηση, στο ερώτημα (ii) “Η διαφορά δυναμικού στα άκρα κάθε πλευράς του πλαισίου”, δεν φαίνεται αν θέλουμε την VAB = -0,03V ή VBA = +0,03V.
Καλό μεσημέρι Ανδρέα.
Κατάλαβα τι εννοείς.
Απλά δεν νομίζω ότι πρέπει να ορίσω ποια από τις δύο διαφορές ζητάω.
Ας βρει κάθε μαθητής την διαφορά δυναμικού που θέλει. Έτσι και αλλιώς η γνώση ή το λάθος αναδεικνύεται είτε υπολογίζει την διαφορά δυναμικού VΒΓ είτε την διαφορά VΓΒ.