Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie Spisy zadań Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika) 405. Wytwarzamy prąd indukcyjny w jednorodnym polu magnetycznym

Indukcja elektromagnetyczna – prąd indukcyjny.

Zadanie

Grube miedziane szyny i prostopadła miedziana poprzeczka tworzą literę U.
Szyny i poprzeczka umieszczone są w jednorodnym polu magnetycznym B.

Pole magnetyczne ma kierunek pionowy - prostopadły do górnej płaszczyzny szyn.

Poprzeczka ślizga się po szynach ze stałą szybkością. Poprzeczka jest prostym przewodnikiem o oporze R.

Znaleźć natężenie I prądu płynącego w tym obwodzie.

W rozwiązaniu zadania zastosujemy zależności opisujące siłę elektrodynamiczną i indukcję elektromagnetyczną.

ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka, Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia, Szybkość ruchu, Kinematyka, RUCH PO OKRĘGU, Dynamika, Elektromagnetyzm, Rzuty,    

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na wytwarzaniu prądu przez zmieniające się, w obrębie zamkniętego przewodnika, pole magnetyczne.

Spełniła się przepowiednia Faraday'a, że nastaną czasy, kiedy od wykorzystania zjawiska indukcji elektromagnetycznej będziemy płacić podatki.

Wystarczy tylko wymienić kilka zastosowań zjawiska indukcji elektromagnetycznej:

telefonia komórkowa
radio
telewizja
telefony
energetyka
komputery
prądnice i alternatory
silniki elektryczne
ładowarki do akumulatorów, baterii do telefonów i aparatów fotograficznych
zasilacze
twarde dyski komputerów
bankomaty
urządzenia do głosowania w Sejmie Rzeczypospolitej Polskiej

Bez tych urządzeń trudno wyobrazić sobie dzisiejszy świat. Nawet anegdota o starożytnych oglądających telewizję przy świecach zakłada istnienie urządzeń wykorzystujących zjawisko indukcji elektromagnetycznej.

Na ciało o masie m spoczywające na poziomym torze zaczyna w pewnej chwili działać pozioma niezrównoważona siła o stałej wartości F. Jaką drogę s przebędzie ciało w ciągu czasu t działania siły?

Zadanie

Grube miedziane szyny i poprzeczka tworzą literęU.
Szyny i poprzeczka umieszczone są w jednorodnym polu magnetycznym B.

Pole magnetyczne ma kierunek pionowy - prostopadły do górnej płaszczyzny szyn.

Poprzeczka ślizga się po szynach ze stałą szybkością. Poprzeczka to prosty przewodnik o oporze R.

Znaleźć natężenie I prądu płynącego w tym obwodzie.

W rozwiązaniu wykorzystamy:

• prawo Faraday'a indukcji elektromagnetycznej;
  
• prawo Ohma dla obwodu.
  

Do rozwiązania założymy następujące uproszczenia fizyczne:

• pole magnetyczne jest stałe i jednorodne;


• powstający prąd nie wpływa na pole magnetyczne;


• przewodnik ma stały opór elektryczny;


• przewodnik porusza się ze stała szybkością;


• szyny po których porusza się pręt są od siebie oddalone o stałą odległość

Właściwe rozwiązanie na wzorach umieszczone jest w ramce

Niżej umieszczona jest druga ramka zawierająca prawo indukcji Faraday'a i wyjaśnienia do tego prawa oraz jednostki wielkości występujących w tym prawie.
Zadanie kończymy na podaniu wzoru, który z powodu zastosowanych założeń ma ograniczone zastosowanie.

Ale tak to jest, gdy stosuje się modele idealne.

Podobnie dzieje się w świecie innych modeli lub modelek. Często mają one i oni ograniczone możliwości wykorzystania swych walorów.
Ale nikt nie kwestionuje stosowanych tam uproszczeń i upiększeń za pomocą kosmetyków.

W zadaniu wykorzystaliśmy prawo indukcji elektromagnetycznej Faraday'a.

Prawo indukcji Faraday'a podane jest dla skończonego przedziału czasu. Musi więc opisywać wielkości średnie. Do obliczeń stosowanych chociażby w komputerach możemy przyjmować wyłącznie przedziały skończone i związane z tym wartości średnie wielkości podstawianych i obliczanych.



ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka, Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia, Szybkość ruchu, Kinematyka, RUCH PO OKRĘGU, Dynamika, Elektromagnetyzm, Rzuty,    

405.13-2010.10.27