10 Voorbeelde van Elektromagnetiese Induksie Vrae oor EMF Induksie
1. 'n Generator het 'n spoel met die aantal windings N en dwarssnitarea A. Die spoel is in 'n magneetveld B, dan geroteer met hoeksnelheid ω sodat 'n maksimum geïnduseerde EMF van 50 volt ontstaan. As die magneetveld verander na 1/2 van sy oorspronklike waarde en sy hoeksnelheid verander na 4 keer sy oorspronklike waarde, dan sal die maksimum geïnduseerde EMF wees...
A. 25 volt
B. 1 100 volt
C. 2 200 volt
D. 22 000 volt
E. 250 volt
Bespreking
Dit is bekend dat:
Aantal draaie 1 (N1) = N
Dwarssnitoppervlakte 1 (A1) = A
Magnetiese veld 1 (B1) = B
Hoeksnelheid 1 (ω1) = ω
Maksimum geïnduseerde EMF 1 (ε1) = 50 Volt
Magnetiese veld 2 (B2) = 0,5B = 0,5(1) = 0,5
Hoeksnelheid 2 (ω2) = 4ω = 4(1) = 4
Gevra: Die maksimum geïnduseerde EMF is 2 (ε2)
Antwoord:
Maksimum geïnduseerde EMF-vergelyking:
εMaks = NBA ω
Inligting:
εMaks = maksimum geïnduseerde emk, N = aantal windings, B = magneetveld, A = dwarssnitarea, ω = hoeksnelheid
Maksimum geïnduseerde EMF 1 (ε1):
εMaks = NBA ω
As ω = 1 en B = 1 dan
50 = N (1) A (1)
50 = NA
Maksimum geïnduseerde EMF 2 (ε2):
εMaks = NBA ω
NA = 50, B = 0,5, ω = 4
εMaks = (50)(0,5)(4)
εMaks = 100
Die korrekte antwoord is C.
2. Om die maksimum EMF wat deur die generator geproduseer word, 1/2 van die oorspronklike te maak, moet die hoeveelheid wat verander moet word gebaseer op die onderstaande stelling...
A. Die hoeksnelheid en aantal draaie word verdubbel
B. Magnetiese induksie en die frekwensie daarvan word verdubbel.
C. Die deursnee-area word verdubbel en die periode word verdubbel
D. Die aantal windings en die periode word 4 keer die oorspronklike gemaak.
E. Die frekwensie en periode word verdubbel.
Bespreking
Maksimum geïnduseerde EMF-vergelyking:
εMaks = NBA ω
Inligting:
εMaks = maksimum geïnduseerde emk, N = aantal windings, B = magneetveld, A = dwarssnitarea, ω = hoeksnelheid
As N = 1, B = 1, A = 1, ω = 1 dan εMaks = NBA ω = (1)(1)(1)(1) = 1
A. Die hoeksnelheid (ω) en aantal draaie (N) word verdubbel
εMaks = NBA ω
εMaks = (2)(1)(1)(2)
εMaks = 4
B. Magnetiese induksie (B) en sy frekwensie (f) word verdubbel.
Die formule vir hoeksnelheid (ω) = 2πf. Frekwensie is direk eweredig. sodat jas frekwensie (f) verdubbel word, dan word die hoeksnelheid (ω) twee keer die oorspronklike.
εMaks = NBA ω
εMaks = (1)(2)(1)(2)
εMaks = 4
C. Die deursnee-area (A) word verdubbel en die periode is 4 keer die oorspronklike
Die formule vir hoeksnelheid (ω) = 2πf = 2π/T. Die periode is omgekeerd eweredig, sodat as die periode 4 keer die oorspronklike word, die hoeksnelheid 1/4 keer die oorspronklike word.
εMaks = NBA ω
εMaks = (1)(1)(2)(1/4) = 2/4
εMaks = 1 / 2
D. Die aantal windings (N) en periode (T) word tot 4 keer verhoog
Die formule vir hoeksnelheid (ω) = 2πf = 2π/T. Die periode is omgekeerd eweredig, sodat as die periode 4 keer die oorspronklike word, die hoeksnelheid 1/4 keer die oorspronklike word.
εMaks = NBA ω
εMaks = (4)(1)(1)(1/4) = 4/4
εMaks = 1
E. Die frekwensie (f) en periode (T) word verdubbel.
Frekwensie is direk eweredig sodat jas frekwensie (f) verdubbel word, dan word die hoeksnelheid (ω) twee keer die oorspronklike. Die periode is omgekeerd eweredig, sodat as die periode 2 keer die oorspronklike is, die hoeksnelheid 1/2 van die oorspronklike sal wees. Die finale resultaat, die hoeksnelheid is konstant.
εMaks = NBA ω
εMaks = (1)(1)(1)(1)
εMaks = 1
Die korrekte antwoord is C.
3. Die magnetiese vloed in 'n spoel met 1 000 windings neem toe van 0,03 Wb tot 0,04 Wb in 0,2 sekondes sodat die resulterende EMF-waarde is E1. As In dieselfde spoel verander die magnetiese vloed van 0,02 Wb na 0,04 Wb in 0,1 sekondes, die gevolglike geïnduseerde EMF-waarde is E2Vergelyking van E1 en E2 is…
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 4
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Bespreking
Dit is bekend dat:
Aantal draaie (N) = 1000
Vloeiverandering 1 (Δφ1) = 0,04 Wb – 0,03 Wb = 0,01 Wb
Tydsinterval 1 (Δt1) = 0,2 sekondes
Geïnduseerde EMF 1 = E1
Vloeiverandering 2 (Δφ1) = 0,04 Wb – 0,02 Wb = 0,02 Wb
Tydsinterval 2 (Δt2) = 0,1 sekondes
Geïnduseerde EMF 2 = E2
Gevra: E1 : E2
Antwoord:
E Vergelyking1 en E2 :
E1 : E2
50: 200
1: 4
Die korrekte antwoord is C.
4. 'n Spoel penetreer 'n homogene magneetveld loodreg, wat 'n geïnduseerde EMK veroorsaak. As die spoel vervang word met 'n ander spoel met twee keer die aantal windings van die oorspronklike spoel en die tempo van vloedverandering konstant bly, dan is die verhouding van die aanvanklike en finale geïnduseerde EMK...
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 2 : 1
D. 3 : 1
E. 3 : 2
Bespreking
Is bekend :
Aanvanklike aantal draaie (N) = 1
Finale aantal draaie (N) = 2
Aanvanklike vloeiveranderingstempo (ΔØ)B / Δt) = finale vloeiveranderingstempo (ΔØ)B /Δt)
Gevra Vergelyking van aanvanklike en finale geïnduseerde EMF
Jawab :
Faraday se wet van induksie formule :
E = -N (ΔØB /Δt)
Beskrywing: E = geïnduseerde emk, N = aantal windings, ΔØB / Δt = tempo van verandering van vloei
Vergelyking van aanvanklike en finale geïnduseerde EMF :
E begin : E einde
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
1: 2
Die korrekte antwoord is B.
5. In aanvanklike toestand (1) verander die magnetiese vloed met 5 Wb in 2 sekondes in 'n spoel met 20 windings. In toestand (2) neem dieselfde vloedverandering 8 sekondes. Die verhouding van die geïnduseerde EMF in toestande (1) en (2) is…
A. 1 : 1
B. 2 : 1
C. 3 : 1
D. 4 : 1
E. 4 : 3
Bespreking
Is bekend :
Tempo van verandering van vloed (ΔØ)B / Δt) aanvanklik = 5/2
Tempo van verandering van vloed (ΔØ)B / Δt) einde = 5/8
Aantal draaie (N) = 20
Gevra Vergelyking van aanvanklike en finale geïnduseerde EMF
Jawab :
E begin : E einde
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
20 (5/2) : 20 (5/8)
5/2: 5/8
1/1 : 1/4
4: 1
Die korrekte antwoord is D.
6. Die magnetiese vloed van die eerste spoel het 200 windings en verander met 0,06 Wb in 0,4 s. In die tweede spoel verander die magnetiese vloed met 0,08 Wb in 0,2 s. As die aantal windings in die tweede spoel vervang word met die helfte van die aantal windings in die eerste spoel, dan is die verhouding van die geïnduseerde emk in die eerste en tweede spoele...
A. 2 : 3
B. 3 : 1
C. 3 : 4
D. 3 : 5
E. 3 : 8
Bespreking
Is bekend :
Tempo van verandering van vloed (ΔØ)B / Δt) aanvanklik = 0,06/0,4
Aanvanklike aantal draaie (N) = 200
Tempo van verandering van vloed (ΔØ)B / Δt) einde = 0,08/0,2
Finale aantal draaie (N) = 100
Gevra Vergelyking van aanvanklike en finale geïnduseerde EMF
Jawab :
E begin : E einde
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
200 (0,06/0,4) : 100 (0,08/0,2)
2 (0,15) : 1 (0,4)
0,3: 0,4
3: 4
7. Onder die volgende faktore:
(1) Aantal spoelwindings
(2) Tempo van verandering van magnetiese vloed
(3) Rigting van die magneetveld
Wat die geïnduseerde EMF verhoog, is….
A. (1), (2), en (3)
B. (1) en (2) alleenlik
C. (1) en (3) alleenlik
D. (1) alleenlik
Slegs E. (2)
Bespreking
EMF staan vir Elektromotoriese Krag. Met ander woorde, EMF is 'n bron van elektriese stroom, soos 'n battery, ens. Gebaseer op eksperimente wat deur Faraday uitgevoer is, is ontdek dat hoewel 'n konstante magneetveld nie 'n elektriese stroom kan produseer nie, 'n veranderende magneetveld wel 'n elektriese stroom kan produseer. Hierdie gevolglike elektriese stroom word geïnduseerde stroom genoem.
Die faktore wat geïnduseerde EMF beïnvloed, kan bepaal word deur Faraday se induksiewet te gebruik, wat wiskundig uitgedruk word deur die formule:
Die negatiewe teken in die formule hierbo verduidelik dat die rigting van die magneetveld wat deur die geïnduseerde stroom geproduseer word, altyd teenoorgesteld is aan die rigting van die magneetveld wat die geïnduseerde stroom produseer.
Inligting:
N = aantal spoelwindings, B = magnetiese veld, A = lusoppervlakte, θ = die hoek tussen die magneetveld (B) en die lyn loodreg op die oppervlak van die spoel (A).
As B loodreg op die oppervlak van die spoel is, dan is θ = 0o sodat ΦB = BA cos 0o = BA (1) = BA.
As B parallel is met die oppervlak van die spoel, dan is θ = 90o sodat ΦB = BA cos 90o = BA (0) = 0.
Gebaseer op die formule hierbo, word die gevolgtrekking gemaak dat wat die geïnduseerde EMF verhoog, die aantal spoelwindings (N), die tempo van verandering van magnetiese vloed en die rigting van die magneetveld (θ) is.).
Die korrekte antwoord is A.
8. Onder die volgende faktore:
(1) aantal spoelwindings
(2) tempo van verandering van magnetiese vloed
(3) eksterne struikelblokke
Wat die geïnduseerde EMF in die spoel beïnvloed, is….
A. (1) en (3)
B. (1) en (2)
Slegs C. (2)
D. (2) en (3)
Slegs E. (3)
Bespreking
Die korrekte antwoord is B.
9. Kyk na die volgende beeld! As 'n elektriese stroom I deur draad AB vloei, dan is die rigting van die magnetiese krag wat deur draad AB ervaar word...
A. Na B toe
B. Na links
C. Na regs
D. Loodreg op die vlak van die papier
E. Loodreg op die vlak van die papier
Bespreking
Is bekend :
Rigting van elektriese stroom = A na B (af)
Rigting van magneetveld = noordpool na suidpool van magneet (regs)
Gevra Rigting van magnetiese krag
Jawab :
Regterhandreël
Steek jou regterhand uit, maak jou duim reguit en maak jou ander vier vingers toe. Rangskik jou vier vingers sodat hulle in die rigting van die magneetveld wys (B). Dan Die duim dui die rigting van ladingbeweging aan (v). As die elektriese lading positief is, wys die palm van die regterhand na die rigting van die magnetiese krag (F). As die lading negatief is, wys die agterkant van die regterhand na die rigting van die magnetiese krag (F).
Die rigting van konvensionele elektriese stroom, soos in die bogenoemde probleem, is dieselfde as die rigting van 'n positiewe elektriese lading. Deur die regterhandreël toe te pas, is die rigting van die magnetiese krag loodreg op die vlak van die papier, of na die leser se oog toe.
Die korrekte antwoord is E.
10. 'n Reguit draad wat 'n stroom I dra, word tussen twee magnetiese pole geplaas soos in die figuur getoon. Die rigting van die magnetiese krag op die draad is in dieselfde rigting as die...
A. Positiewe z-as
B. Negatiewe z-as
C. Positiewe y-as
D. Negatiewe y-as
E. Positiewe x-as
Bespreking
Is bekend :
Rigting van elektriese stroom = na links
Magnetiese veldrigting = noord na suid (op)
Gevra Rigting van magnetiese krag
Jawab :
Indien die regterhandreël toegepas word, is die rigting van die magnetiese krag loodreg op die vlak van die papier of weg van die leser se oog of in die rigting van die negatiewe z-as.
Die korrekte antwoord is B.
Vraagbron:
Nasionale Eksamen Fisika Vrae vir Senior Hoërskool/Beroeps Hoërskool
