Magnetiese induksie – probleme en oplossings
1. Die volgende faktore beïnvloed die magnetiese induksie op die geleiderdraad.
(1) die stroom wat in die draad vloei
(2) permittiwiteit
(3) draaddigtheid
(4) die afstand van 'n punt vanaf die draad
Watter stellings is korrek
oplossing:
Die vergelyking van magnetiese induksie van 'n draad:
μ o = Deurlaatbaarheid van 'n vakuum of magnetiese konstante
I = Elektriese stroom wat deur die draad vloei
r = die afstand van 'n punt vanaf die draad
B = die grootte van magnetiese induksie
2. Let op die stellings wat verband hou met die volgende magnetiese induksie.
(1) die stroom wat in die draad vloei
(2) die deurlaatbaarheid van 'n vakuum
(3) draaddeursnee-area
(4) draaddigtheid
Wat beïnvloed magnetiese induksiegroottes op 'n draadgeleier.
Oplossing
Leer die formule vir magnetiese induksie en die vorige beskrywing.
3. Die elektriese stroom I vloei op die geleiderdraad. Wat is die magnetiese induksie in die middel van die sirkel (P)? (µ o = 4π.10 -7 Wb.m -1 .A -1 )
Bekend:
Radius van sirkel (r) = 6 cm = 6 x 10-2 meter
Elektriese stroom (I) = 8 Ampère
Deurlaatbaarheid van ' n vakuum (µ o ) = 4π x 10⁻⁶ Wb.A⁻¹ m⁻¹
Gewenste: die magnetiese induksie in die middelpunt van die sirkel (P)
oplossing:
360 o – 90 o = 270 o . 270 o / 360 o = 3/4 dan 270 o = 3/4 omtrek
Die formule vir die magneetveld in die middel van die spoel met 'n aantal lusse:
B = magnetiese veld, N = aantal windings, I = elektriese stroom, r = krommingsradius
In die bogenoemde probleem is daar slegs een winding, sodat N uit die vergelyking verwyder word. Die draadspoel in die bogenoemde probleem is nie 1 sirkel nie, maar 3/4 sirkel. Die bogenoemde formule word weer aangepas met hierdie probleem:
Die magnetiese induksie in die middelpunt van die sirkel:
4. Stroom 2 A vloei op 'n sirkelvormige draad soos in die prentjie. Wat is die grootte en rigting van magnetiese induksie by punt P as die radius van die sirkel 4π cm is?
Bekend:
Radius (r) = 4π cm = 4π x 10-2 meter
Elektriese stroom (I) = 2 Ampère
Deurlaatbaarheid van ' n vakuum (µ o ) = 4π x 10⁻⁶ Wb.A⁻¹ m⁻¹
Gewenste: Die grootte en rigting van magnetiese induksie by punt P
oplossing:
Die draadspoel op die bogenoemde probleem is 1/2 sirkel.
Die grootte van magnetiese induksie by punt P:
20 konseptuele vrae en antwoorde met betrekking tot magnetiese induksie:
1. Vraag: Wat is magnetiese induksie?
Antwoord: Magnetiese induksie, of magnetiese vloeddigtheid, is 'n maatstaf van die konsentrasie van magnetiese veldlyne in 'n gegewe gebied. Dit word voorgestel deur die simbool B en het eenhede van Tesla (T).
2. Vraag: Hoe hou magnetiese induksie verband met die magneetveld?
Antwoord: Magnetiese induksie is die kwantitatiewe voorstelling van 'n magneetveld, wat die sterkte en rigting daarvan op enige gegewe punt in die ruimte aandui.
3. Vraag: Wat is Faraday se wet van elektromagnetiese induksie?
Antwoord: Faraday se wet bepaal dat die elektromotoriese krag (EMK) wat in enige geslote stroombaan geïnduseer word, gelyk is aan die negatiewe tempo van verandering van die magnetiese vloed deur die stroombaan.
4. Vraag: Hoe beïnvloed die oriëntasie van 'n spoel die magnetiese induksie wat daardeur ervaar word?
Antwoord: Die magnetiese induksie wat deur 'n spoel ervaar word, is maksimum wanneer die vlak van die spoel loodreg op die magneetveld is en minimum wanneer die vlak parallel is.
5. Vraag: Watter rol speel magnetiese induksie in transformators?
Antwoord: In transformators veroorsaak wisselende magnetiese induksie in die primêre spoel 'n EMF in die sekondêre spoel, wat die oordrag van elektriese energie tussen spoele moontlik maak.
6. Vraag: Hoe lei die beweging van 'n geleier in 'n magnetiese veld tot elektromagnetiese induksie?
Antwoord: Wanneer 'n geleier in 'n magneetveld beweeg, verander die aantal magneetveldlyne wat daardeur beweeg, wat lei tot 'n geïnduseerde EMF volgens Faraday se wet.
7. Vraag: Wat is die eenheid van magnetiese induksie?
Antwoord: Die eenheid van magnetiese induksie is die Tesla (T), gelykstaande aan Weber per vierkante meter (Wb/m²).
8. Vraag: Hoe hou Lenz se wet verband met magnetiese induksie?
Antwoord: Lenz se wet bepaal die rigting van die geïnduseerde EMF en stroom wat voortspruit uit elektromagnetiese induksie. Dit staan die verandering in magnetiese vloed wat dit veroorsaak het, teë.
9. Vraag: Waarom word yster dikwels as 'n kern in induksiespoele gebruik?
Antwoord: Yster is ferromagneties en kan maklik gemagnetiseer word. Wanneer dit as 'n kern gebruik word, verbeter dit die magnetiese induksie en konsentreer dit die magnetiese veldlyne, wat die spoel se doeltreffendheid verhoog.
10. Vraag: Hoe word die grootte van die geïnduseerde EMF beïnvloed deur die tempo van verandering van magnetiese vloed?
Antwoord: Die grootte van die geïnduseerde EMF is direk eweredig aan die tempo van verandering van magnetiese vloed.
11. Vraag: Wat is wedersydse induksie?
Antwoord: Wedersydse induksie verwys na die proses waar 'n verandering in die stroom van een spoel 'n EMF in 'n nabygeleë spoel induseer as gevolg van die veranderende magneetveld.
12. Vraag: Hoe kan die doeltreffendheid van elektromagnetiese induksie in 'n stelsel verhoog word?
Antwoord: Doeltreffendheid kan verhoog word deur materiale met hoë magnetiese deurlaatbaarheid te gebruik, weerstandsverliese te verminder en die spoel se ontwerp en oriëntasie relatief tot die magnetiese veld te optimaliseer.
13. Vraag: Wat is selfinduksie?
Antwoord: Selfinduksie vind plaas wanneer 'n veranderende stroom in 'n spoel 'n EMF in dieselfde spoel induseer as gevolg van sy veranderende magnetiese veld.
14. Vraag: Hoe beïnvloed die aantal windings in 'n spoel magnetiese induksie?
Antwoord: Deur die aantal windings in 'n spoel te verhoog, versterk die geïnduseerde EMF, gegewe 'n konstante tempo van verandering van magnetiese vloed.
15. Vraag: Watter rol speel magnetiese induksie in elektriese kragopwekkers?
Antwoord: In elektriese kragopwekkers veroorsaak meganiese beweging (dikwels rotasie) 'n verandering in magnetiese vloed in spoele, wat lei tot elektromagnetiese induksie en die opwekking van wisselstroom (WS).
16. Vraag: Kan magnetiese induksie met statiese magnete en stilstaande geleiers plaasvind?
Antwoord: Nee, vir magnetiese induksie om plaas te vind, moet daar 'n relatiewe beweging tussen die magneet en die geleier wees, of die magneetveld self moet verander.
17. Vraag: Hoe hou magnetiese induksie verband met magnetiese deurlaatbaarheid?
Antwoord: Magnetiese deurlaatbaarheid meet 'n materiaal se vermoë om die vorming van 'n magnetiese veld te ondersteun. Materiale met hoër magnetiese deurlaatbaarheid kan magnetiese veldlyne konsentreer, wat lei tot groter magnetiese induksie.
18. Vraag: Wat gebeur met die geïnduseerde EMF wanneer 'n geleier vinniger deur 'n magneetveld beweeg?
Antwoord: Die geïnduseerde EMF neem toe met die spoed van die geleier wat deur die magneetveld beweeg, gegewe 'n konstante magneetveldsterkte.
19. Vraag: Kan twee spoele met verskillende deursnee-areas dieselfde magnetiese induksie hê?
Antwoord: Ja, magnetiese induksie (B) is onafhanklik van die spoel se dwarssnitarea, maar hang af van die magnetiese veldsterkte en die spoel se oriëntasie relatief tot die veld.
20. Vraag: Hoe ondersteun die verskynsel van elektromagnetiese induksie die beginsel van energiebehoud?
Antwoord: Elektromagnetiese induksie transformeer meganiese energie (beweging) in elektriese energie (en andersom). Terwyl die vorm van energie verander, bly die totale energie behoue.
Begrip van magnetiese induksie en die beginsels daarvan maak vooruitgang in verskeie tegnologieë moontlik, van kragopwekking tot elektroniese toestelle.
