Ampérův vzorec pro elektromotorické síly indukované transformátorem

Příklady otázek a vzorců pro Ampérův zákon indukovaného elektromotorického pole transformátoru

Ampérův zákon

1. Podle H.C. Oersteda vytváří elektrický proud magnetické pole. Rozvíjíme-li tuto teorii, cívka, kterou protéká elektrický proud, také vytváří magnetické pole. Cívka, která při protékání elektrického proudu vytváří magnetické pole podobné poli vytvářenému tyčovým magnetem, je...

A. toroid
B. solenoid
C. stočený drát
D. obdélníková cívka

Diskuse

Tyčový magnet má dva póly: severní a jižní pól. Magnetické pole generované tyčovým magnetem je reprezentováno siločarami magnetického pole, které vycházejí ze severního pólu a vstupují do jižního pólu.
Magnetické pole generované tyčovým magnetem je podobné magnetickému poli generovanému solenoidem, jak je znázorněno na obrázku na boku.
Solenoid je dlouhá cívka z drátu s mnoha závity. Obrázek níže ukazuje příklad výroby magnetu ovinutím cívky z drátu, kolem které protéká elektrický proud. Směr magnetických pólů lze určit pomocí pravidla pravé ruky.
Natáhněte pravou ruku a umístěte ji tak, aby dlaň směřovala k obličeji. Natáhněte palec a zbývající čtyři prsty ohněte dopředu k obličeji. Směr ohybů čtyř prstů odpovídá směru toku proudu v cívce, zatímco palec směřuje k severnímu pólu magnetického pole. Palec směřuje k ose N, takže N představuje severní pól magnetu a M jižní pól magnetu.
Správná odpověď je B.

Toroid

2. Magnetické pole vytvořené toroidem, kterým protéká elektrický proud, má směr….

A. kolmá k rovině toroidu
B. kruhový
C. tam a zpět
D. závisí na čase

Diskuse
Toroid je kruhový solenoid, takže podle pravidla pravé ruky má magnetické pole generované toroidem kruhový směr.
Správná odpověď je B.

Indukované elektromagnetické pole

3. Pokud se magnet vloží do cívky, mezi konci cívky vznikne indukovaná elektromotorická síla. Tento jev je způsoben...
A. Dochází ke změně směru magnetického pole, která přeruší cívku.
B. dochází ke změně magnetických pólů, které přerušují cívku
C. Dochází ke změně počtu magnetických siločar, které protínají cívku.
D. dochází ke snížení počtu magnetických siločar, které protínají cívku
Diskuse
Indukovaná elektromotorická síla je vytvářena měnícím se magnetickým polem. Velikost indukovaného elektromotorického napětí nezávisí na rychlosti změny magnetického pole, ale na rychlosti změny magnetického toku. Magnetický tok je počet siločar magnetického pole procházejících cívkou. Matematický vzorec pro magnetický tok je Φ_B = BA cos θ. Pokud jsou siločáry magnetického pole kolmé na povrch cívky, pak úhel mezi siločárami magnetického pole a normálou je 0_o, kde kosinus je 0_o = 1. Pokud jsou siločáry magnetického pole rovnoběžné s povrchem cívky, pak je úhel, který svírají, 90^o, kde kosinus je 90^o = 0. Magnetický tok má tedy minimální hodnotu, když jsou siločáry magnetického pole rovnoběžné s povrchem cívky, a maximální hodnotu, když jsou siločáry magnetického pole kolmé na povrch cívky.
Velikost indukovaného elektromotorického napětí se vypočítá pomocí vzorce Faradayova indukčního zákona:

Záporné znaménko značí, že indukovaná elektromotorická síla generuje elektrický proud v opačném směru, než je směr vzniku změny magnetického toku. Toto tvrzení se nazývá Lenzův zákon.
Správná odpověď je C.

4. Indukované elektromotorické napětí, které se vyskytuje v cívce, se lineárně zvyšuje s časem. Pokud povrch cívky zůstává konstantní a magnetické pole je kolmé k povrchu cívky, pak je možný graf magnetického pole pro tuto podmínku….

Diskuse
Velikost indukovaného elektromotorického napětí se vypočítá pomocí vzorce Faradayova indukčního zákona:

Pokud je elektrické pole kolmé k povrchu cívky, pak:

keterangan:

Pokud je magnetické pole kolmé k povrchu cívky, vzorec pro výpočet magnetického toku je:

B = magnetické pole, A = povrch cívky.
Povrch cívky má pevnou hodnotu a magnetické pole je kolmé k povrchu cívky, takže má pevnou hodnotu.
Na základě výše uvedeného vzorce lze tedy usoudit, že hodnotu indukovaného elektromotorického napětí ovlivňuje rychlost změny magnetického toku. Pokud je rychlost změny magnetického toku větší, pak je indukované elektromotorické napětí větší.
Správná odpověď je B.

transformátor

5. Věnujte pozornost následujícímu tvrzení!
1. Počet primárních vinutí je menší než počet sekundárních vinutí
2. Primární napětí je větší než sekundární napětí
3. Primární proud je větší než sekundární proud
4. Primární výkon je menší než sekundární výkon
Výrok, který odpovídá charakteristikám zvyšujícího transformátoru, je….
A. výroky 1 a 2
B. výroky 1 a 3
C. výroky 2 a 3
D. výroky 2 a 4
Diskuse
Transformátor je zařízení pro změnu napětí střídavého proudu (AC). Existují dva typy transformátorů: zvyšující transformátory a snižující transformátory. Zvyšující transformátory zvyšují napětí, zatímco snižující transformátory napětí snižují.
Zvyšovací transformátor slouží ke zvýšení napětí, takže jeho charakteristiky jsou:
1. Primární napětí je menší, sekundární napětí je větší
2. Primární elektrický proud je větší, sekundární elektrický proud je menší
3. Počet primárních závitů je menší, počet sekundárních závitů je větší

Charakteristiky snižujícího transformátoru slouží ke snížení napětí tak, aby charakteristiky byly:
1. Primární napětí je větší, sekundární napětí je menší
2. Primární elektrický proud je menší, sekundární elektrický proud je větší
2. Počet primárních závitů je větší, počet sekundárních závitů je menší.

Elektrický výkon je elektrická energie spotřebovaná během určitého časového intervalu. Energie se zachovává, a proto se zachovává i výkon. Elektrická energie v primární cívce se tedy rovná elektrické energii v sekundární cívce, a proto je tomu tak i s elektrickým výkonem.
Vzorec pro elektrický výkon:
P = VI
Popis: P = elektrický výkon, V = elektrické napětí, I = elektrický proud
Konstantní výkon, proto na základě tohoto vzorce lze usoudit, že pokud je elektrické napětí velké, pak je elektrický proud malý, takže součin elektrického napětí a elektrického proudu má konstantní hodnotu.
Správná odpověď je B.