O zjawiskach
magnetycznych
(elektromagnetyzm)
10
a
i
n
a
Rozwiąz
O zjawiskach magnetycznych
(elektromagnetyzm)
185 Substancje dzielą się na takie, które oddziałują z umieszczonym w po-
bliżu magnesem (żelazo, stal) i takie, które z magnesem nie oddziałują (drewno,
aluminium, srebro, złoto, stop, z którego wykonuje się monety).
186
a W pierwszym przypadku przed
płaszczyzną rysunku powstaje biegun
N, w drugim biegun S. NS
b
NS S N
c
187 Położenie styku przesuwającego się po zwojach opornika zależy od ilo-
Sci cieczy w zbiorniku. Od jego położenia zależy opór obwodu elektrycznego,
którego elementem jest elektromagnes. JeSli zbiornik jest pełny, styk znajduje się
w dolnej częSci opornika, przez obwód płynie prąd o dużym natężeniu, elektro-
magnes przyciąga mocno płytkę żelazną, dxwignia wraz ze wskazówką odchyla
się w prawo (położenie F). Gdy iloSć cieczy w zbiorniku maleje, styk, poruszający
się po zwojach opornicy jest coraz wyżej, opór obwodu wzrasta, natężenie prądu
maleje i płytka żelazna jest coraz słabiej przyciągana, powodując coraz mniejsze
odchylenie dxwigni i wskazówki.
270
Rozwiązania 10
188
a
1. Siła magnetyczna odchylająca drut działa tylko na odcinek BC drutu,
bo ten odcinek znajduje się w polu magnetycznym, którego linie są do
niego prostopadłe.
2. Z reguły pozwalającej wykryć zwrot siły magnetycznej wynika, że
gdy siła magnetyczna jest zwrócona w prawo, a prąd płynie za rysu-
nek, to linie pola magnetycznego muszą być zwrócone w górę, tzn.
dolny biegun magnesu jest biegunem północnym.
3. Na rys. 1. na odcinek BC drutu działają siły: ciężaru tego odcinka (po-
chodząca od Ziemi) i dwie siły sprężystoSci (pochodzące od pionowych
odcinków drutu). Na rys. 2. na odcinek BC działają siły: ciężaru tego
odcinka (xródło: Ziemia lub pole grawitacyjne Ziemi), magnetyczna
(xródło: pole magnetyczne magnesu) i siły sprężystoSci (xródło: odcin-
ki AB i CD drutu). Siły te w każdym przypadku równoważą się, bo drut
w obu przypadkach pozostaje w spoczynku (I zasada dynamiki).
b S jest sumą obu (jednakowych) sił sprężysto-
Sci (od dwóch kawałków drutu).
S
c Zmieniłby się kierunek prądu w drucie i zwrot
linii pola magnetycznego. Z reguły pozwalającej S
wykryć zwrot siły magnetycznej wynika, że
Fm
zwrot tej siły nie ulegnie wówczas zmianie, więc
N
drut odchyli się w tę samą stronę.
mg
189
a JeSli magnes spoczywa, pole magnetyczne wewnątrz pierScienia nie zmie-
nia się, więc nie zachodzi zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Prąd w pie-
rScieniu nie płynie, a pierScień spoczywa.
b JeSli zbliżamy magnes do pierScienia, pole magnetyczne wewnątrz pier-
Scienia jest coraz silniejsze, występuje zjawisko indukcji magnetycznej.
zbliżamy biegun N zbliżamy biegun S
S
SN S S
N NN
271
O zjawiskach magnetycznych
(elektromagnetyzm)
W pierScieniu płynie prąd elektryczny o takim kierunku, by wytworzone przez
ten prąd pole magnetyczne odpychało zbliżający się magnes.
Wskutek odpychania się dwóch jednakowych biegunów w obu przypadkach
pierScień odchyli się w lewo. Kierunek ten zaznaczono na rysunku.
c JeSli magnes odsuwamy od pierScienia, pole magnetyczne wewnątrz pierS-
cienia jest coraz słabsze. W pierScieniu płynie prąd elektryczny o takim kie-
runku, by wytworzone przez ten prąd pole magnetyczne przyciągało odda-
lający się magnes. Kierunek prądu zaznaczono na rysunku.
oddalamy biegun N oddalamy biegun S
S S N S
N S NN
Wskutek przyciągania się różnoimiennych biegunów w obu przypadkach pier-
Scień odchyli się w prawo.
190
a Gdy do pierScienia zbliżamy magnes zwrócony do niego dowolnym biegu-
nem, to prąd indukcyjny płynie w takim kierunku, że po stronie magnesu
powstanie biegun jednoimienny (przeciwdziałanie przysuwaniu). Wynika
z tego, że w przypadku 1. magnesy indukowałyby w pierScieniu prądy o prze-
ciwnych kierunkach i takich samych natężeniach. W efekcie w przypadku 1.
w pierScieniu nie płynie prąd.
W przypadku 2. z tego samego powodu nie płynie prąd (po każdej stronie pie-
rScienia powstałby biegun S).
W przypadku 3. zbliżanie każdego magnesu powoduje, że po stronie pierScie-
nia zwróconej do nas powstaje ten sam biegun północny. Zatem prądy indu-
kowane w pierScieniu przez ruch magnesów płyną w tym samym kierunku
(dodają się). W pierScieniu płynie prąd o kierunku przeciwnym do ruchu
wskazówek zegara (dla osoby patrzącej na rysunek).
b W przypadku 1' w pierScieniu płynie prąd o kierunku przeciwnym do ru-
chu wskazówek zegara ruch obu magnesów powoduje, że po stronie pierS-
cienia zwróconej do nas powstaje biegun N, a po stronie przeciwnej S.
272
Rozwiązania 10
W przypadku 2' w pierScieniu płynie prąd o kierunku zgodnym z ruchem
wskazówek zegara ruch obu magnesów powoduje powstanie bieguna S po
naszej stronie pierScienia, a po przeciwnej bieguna N.
W przypadku 3' prąd nie płynie, bo magnesy indukowałyby w pierScieniu
prądy o przeciwnych kierunkach i takich samych natężeniach.
c PierScień może się wychylić z położenia równowagi tylko w tych przypad-
kach, w których płynie w nim prąd; należy więc zająć się przypadkami 3, 1' i
2'.
W przypadku 3. siły działające na pierScień od obu magnesów równoważą się
pierScień nie wychyli się z położenia równowagi. W przypadkach 1' i 2' pierScień
wychyli się za rysunek, bo siły pochodzące od obu magnesów mają takie zwroty
zbliżający się magnes odpycha pierScień, a oddalający się przyciąga go.
191
a Gdy do końca zwojnicy zbliżamy magnes, powstaje w niej prąd indukcyjny
o takim kierunku, że przy tym końcu pojawia się biegun N (przeciwdziałanie
zbliżaniu magnesu), więc prąd w obwodzie płynie tak, jak zaznaczono na ry-
sunku. Z kierunkiem prądu związane są takie bieguny, jak pokazuje rysunek.
b Z tego, co napisano w odpowiedzi a wynika, że gdy zaczniemy zbliżać ma-
N S
gnes, przy lewym końcu górnej zwojnicy powstaje biegun S.
Fakt ten jest równoważny zbliżaniu do pierScienia magnesu zwróconego do
pierScienia biegunem S. W pierScieniu powstaje prąd indukcyjny o takim kie-
runku, że jego pole magnetyczne przeciwdziała przyczynie, zatem po stronie
pierScienia zwróconej do zwojnicy powstaje także biegun S. Bieguny jedno-
imienne odpychają się, więc pierScień zostaje chwilowo odepchnięty od gór-
nej zwojnicy (odchyli się w lewo).
c Gdy oddalamy magnes od dolnej zwojnicy, prąd indukcyjny w obwodzie
ma przeciwny kierunek niż poprzednio, więc bieguny zwojnic są także prze-
273
O zjawiskach magnetycznych
(elektromagnetyzm)
ciwne. Gdy zaczynamy oddalać magnes, przy lewym
końcu górnej zwojnicy właSnie powstaje biegun N.
Jest to równoważne zbliżaniu do pierScienia magnesu,
zwróconego do niego biegunem N. Wtedy w pierScie-
S N
niu powstaje prąd indukcyjny o takim kierunku, że po
stronie prawej pierScienia także powstaje biegun N.
Bieguny jednoimienne odpychają się, więc w tym
przypadku pierScień także zostaje chwilowo ode-
pchnięty od górnej zwojnicy.
192
S
a Gdy biegun N magnesu zbliża się do zwojnicy
A, to pole magnetyczne w jej wnętrzu staje się co-
A
raz silniejsze. W zwojnicy indukuje się prąd elek-
tryczny o takim kierunku, by od dołu powstawał
N
biegun N, który odpycha zbliżający się biegun N.
RównoczeSnie do zwojnicy B zbliża się biegun S,
powoduje powstanie w jej górnej częSci także bie-
guna S. Jak widać, prąd w obu zwojnicach płynie
S
w tę samą stronę i żarówka może Swiecić.
B
b Po minięciu położenia pionowego, biegun N
zaczyna się oddalać od zwojnicy A, co powoduje
N
zmianę kierunku prądu i biegunów magnetycz-
nych; to samo dzieje się z biegunem S, który odda-
la się od zwojnicy B dwa razy w czasie jednego
obrotu magnesu. JeSli częstotliwoSć obrotu magnesu jest duża, to drucik
żarówki nie zdąży wystygnąć i żarówka stale Swieci.
Jest to przykład prądnicy.
193
a To byłby silnik, bo praca prądu elektrycznego zasilającego elektromagnesy
jest tu wykorzystana do zwiększenia energii kinetycznej poruszającego się
magnesu sztabkowego. Jest to model silnika, używanego do zwiększania
szybkoSci pociągów, poruszających się na poduszkach magnetycznych.
b Odstępy czasu muszą być coraz krótsze, bo magnes porusza się ruchem
przyspieszonym.
274
N
S
Rozwiązania 10
194
z1
14960 V
a 68 , z1 68 z2 .
z2 220 V
z2
1
b
Przekładnia wynosi .
z1 68
195 Z kierunku prądu w zwojnicach wynika, że
a linie pola magnetycznego pomiędzy
zwojnicami zwrócone są za rysunek; z
reguły pozwalającej wykryć zwrot siły
magnetycznej wynika, że w przestrzeni
(1)
między zwojnicami zacznie działać na
elektrony siła zwrócona w dół. Frag-
ment toru elektronów pomiędzy zwoj-
(2)
nicami będzie łukiem okręgu.
b Gdy elektrony miną ten obszar, będą się poruszać po liniach prostych (1),
wówczas bowiem nie będzie na nie działać siła magnetyczna.
c Gdyby w zwojnicach płynął silniejszy prąd wytwarzałby między zwojnica-
mi silniejsze pole magnetyczne; tor elektronów między zwojnicami byłby bar-
dziej zakrzywiony, elektrony odchyliłyby się bardziej od pierwotnego kierun-
ku, a po wyjSciu z tego obszaru poruszałyby się po innej prostej (2). SzybkoSć
elektronów nie uległaby zmianie siła magnetyczna zmienia tylko kierunek
prędkoSci cząstki naładowanej, bo jest ona prostopadła do prędkoSci cząstki.
d Zjawisko odchylania magnetycznego zostało zastosowane np. w oscylo-
skopie lub lampie kineskopowej telewizora.
196 Fale radiowe: radioodbiorniki, telewizory, radar, alarmy samochodowe,
tomografy rezonansu magnetycznego, telefony komórkowe, kuchenki mikrofalo-
we, diatermia.
Fale podczerwone: piloty telewizyjne, lampy do nagrzewania, noktowizory, opiekacze.
Fale widzialne: żarówki i inne urządzenia do oSwietlania.
Fale ultrafioletowe: lampy kwarcowe, urządzenia do sterylizacji.
Promieniowanie rentgenowskie: aparaty do przeSwietlania.
Promieniowanie gamma: bomba kobaltowa.
197
275
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Elektrostatyka rozwiazaniaModułIII cz4 ogniwa, SEM, elektroliza rozwiazania zadańteoria rozwiązywania obwodów elektrycznych7c Zbiór zadań z elektrotechniki Aleksy Markiewicz rozwiązania od 7 89 do 7 1215 Zbiór zadań z elektrotechniki Aleksy Markiewicz rozwiązania od 5 1do5 4425 rozwiązania elektryczno elektronicznaMaszyny Elektryczne Zadanie 6 Rozwiązanie7b Zbiór zadań z elektrotechniki Aleksy Markiewicz rozwiązania od 7 51 do 7 881a Zbiór zadań z elektrotechniki Aleksy Markiewicz rozwiązania od 1 1 do 1 647a Zbiór zadań z elektrotechniki Aleksy Markiewicz rozwiązania od 7 1 do 7 50Rozwiązania i wyposażenie instalacji elektrycznych 3Fizyka Elektrostatyka Zadania Rozwiazania ciesiolekwięcej podobnych podstron