Eksempel på elektromagnetisk induktion EMF induktionsspørgsmål

10 eksempler på spørgsmål om elektromagnetisk induktion EMF-induktion

1. En generator har en spole med et antal vindinger N og et tværsnitsareal A. Spolen er i et magnetfelt B og roteres derefter med en vinkelhastighed ω, så der genereres en maksimal induceret EMF på 50 volt. Hvis magnetfeltet ændres til 1/2 af dets oprindelige værdi, og dets vinkelhastighed ændres til 4 gange dets oprindelige værdi, vil den maksimale inducerede EMF være...

A. 25 volt

B. 50 volt

C. 100 volt

D. 200 volt

E. 250 volt

Diskussion

Det er kendt, at:

Antal vindinger 1 (N1 ₎ = N

Tværsnitsareal 1 ( _A1 ) = A

Magnetfelt 1 (B1 ₎ = B

Vinkelhastighed 1 (ω1 ₎ = ω

Maksimal induceret EMF 1 (ε1 ₎ = 50 volt

Magnetfelt 2 (B2 ₎ = 0,5 B = 0,5 (1) = 0,5

Vinkelhastighed 2 (ω ₂ ) = 4ω = 4(1) = 4

Spørgsmål: Den maksimale inducerede EMF er 2 ( _ε2 )

Svar:

Maksimal induceret EMF-ligning:

ε _max = NBA ω

Information :

ε _max = maksimal induceret emf, N = antal vindinger, B = magnetfelt, A = tværsnitsareal, ω = vinkelhastighed

Maksimal induceret EMF 1 (ε ₁ ):

ε _max = NBA ω

Hvis ω = 1 og B = 1, så

50 = N (1) A (1)

50 = Ikke relevant

Maksimal induceret EMF 2 (ε ₂ ):

ε _max = NBA ω

NA = 50, B = 0,5, ω = 4

ε _maks = (50)(0,5)(4)

ε _maks = 100

Det rigtige svar er C.

2. For at den maksimale EMF produceret af generatoren skal være 1/2 af den oprindelige, skal den mængde, der skal ændres baseret på nedenstående udsagn, være...

A. Vinkelhastigheden og antallet af omdrejninger fordobles

B. Magnetisk induktion og dens frekvens fordobles.

C. Tværsnitsarealet fordobles, og perioden fordobles

D. Antallet af vindinger og perioden laves 4 gange det oprindelige.

E. Hyppigheden og perioden fordobles.

Diskussion

Maksimal induceret EMF-ligning:

ε _max = NBA ω

Information :

ε _max = maksimal induceret emf, N = antal vindinger, B = magnetfelt, A = tværsnitsareal, ω = vinkelhastighed

Hvis N = 1, B = 1, A = 1, ω = 1, så er ε _max = NBA ω = (1)(1)(1)(1) = 1

A. Vinkelhastigheden (ω) og antallet af omdrejninger (N) fordobles

ε _max = NBA ω

ε _maks = (2)(1)(1)(2)

ε _maks = 4

B. Magnetisk induktion (B) og dens frekvens (f) fordobles.

Formlen for vinkelhastighed (ω) = 2πf. Frekvensen er direkte proportional , så hvis frekvensen (f) fordobles, fordobles vinkelhastigheden (ω).

ε _max = NBA ω

ε _maks = (1)(2)(1)(2)

ε _maks = 4

C. Tværsnitsarealet (A) fordobles, og perioden er 4 gange den oprindelige

Formlen for vinkelhastighed (ω) = 2πf = 2π/T. Perioden er omvendt proportional, så hvis perioden bliver 4 gange den oprindelige, bliver vinkelhastigheden 1/4 gange den oprindelige.

ε _max = NBA ω

ε _maks = (1)(1)(2)(1/4) = 2/4

ε _maks = 1/2

D. Antallet af vindinger (N) og perioden (T) øges til 4 gange

Formlen for vinkelhastighed (ω) = 2πf = 2π/T. Perioden er omvendt proportional, så hvis perioden bliver 4 gange den oprindelige, bliver vinkelhastigheden 1/4 gange den oprindelige.

ε _max = NBA ω

ε _maks = (4)(1)(1)(1/4) = 4/4

ε _maks = 1

E. Frekvensen (f) og perioden (T) fordobles.

Frekvensen er direkte proportional , så hvis frekvensen (f) fordobles, bliver vinkelhastigheden (ω) dobbelt. Perioden er omvendt proportional, så hvis perioden fordobles, bliver vinkelhastigheden halvdelen af ​​den oprindelige. Det endelige resultat er, at vinkelhastigheden er konstant.

ε _max = NBA ω

ε _maks = (1)(1)(1)(1)

ε _maks = 1

Det rigtige svar er C.

3. Den magnetiske flux i en spole med 1.000 vindinger stiger fra 0,03 Wb til 0,04 Wb på 0,2 sekunder, så den resulterende EMF-værdi er E1 _. Hvis den samme spole oplever en ændring i magnetisk flux fra 0,02 Wb til 0,04 Wb på 0,1 sekunder, er den resulterende inducerede EMF-værdi E2 _. Forholdet mellem E1 _og E2 _er …

A. 1: 1

B. 1: 2

Kapitel 1:4

D. 2:1

E. 4: 1

Diskussion

Det er kendt, at:

Antal vindinger (N) = 1000

Fluxændring 1 ( Δφ1 ) = 0,04 _Wb – 0,03 Wb = 0,01 Wb

Tidsinterval 1 (Δt1 ₎ = 0,2 sekunder

Induceret EMF 1 = E ₁

Fluxændring 2 ( Δφ1 ) = 0,04 _Wb – 0,02 Wb = 0,02 Wb

Tidsinterval 2 (Δt2 ₎ = 0,1 sekunder

Induceret EMF 2 = E ₂

Spurgt: E ₁ : E ₂

Svar:

Sammenligning af _E1 og _E2 :

E1 : _E2​

50: 200

1: 4

Det rigtige svar er C.

4. En spole gennemtrænger et homogent magnetfelt vinkelret, hvilket forårsager en induceret EMF. Hvis spolen erstattes med en anden spole med dobbelt så mange vindinger som den oprindelige spole, og fluxændringshastigheden forbliver konstant, så er forholdet mellem den indledende og den endelige inducerede EMF...

A. 1: 1
B. 1: 2
Kapitel 2:1
D. 3:1
E. 3: 2

Diskussion
Det er kendt :
Startnummer (N) = 1
Endeligt antal omdrejninger (N) = 2
Indledende fluxændringshastighed (ΔØ)_B / Δt) = endelig fluxændringshastighed (ΔØ_B /Δt)
Spurgte Sammenligning af initial og endelig induceret EMF
Jawab :

Faradays induktionslov formel :
E = -N (ΔØ_B /Δt)
Beskrivelse: E = induceret elektromotorisk kraft, N = antal vindinger, ΔØ_B / Δt = ændringshastighed for flux
Sammenligning af initial og endelig induceret EMF :
E start: E slut
-N (ΔØ_B / Δt) : -N (ΔØ_B /Δt)
1: 2
Det rigtige svar er B.

5. I udgangstilstand (1) ændres den magnetiske flux med 5 Wb på 2 sekunder i en spole med 20 vindinger. I tilstand (2) tager den samme fluxændring 8 sekunder. Forholdet mellem den inducerede EMF i tilstande (1) og (2) er…

A. 1: 1
B. 2: 1
Kapitel 3:1
D. 4:1
E. 4: 3

Diskussion
Det er kendt :
Ændringshastighed for flux (ΔØ)_B / Δt) initial = 5/2
Ændringshastighed for flux (ΔØ)_B / Δt) ende = 5/8
Antal vindinger (N) = 20
Spurgte Sammenligning af initial og endelig induceret EMF
Jawab :
E start: E slut
-N (ΔØ_B / Δt) : -N (ΔØ_B /Δt)
20 (5/2): 20 (5/8)
5/2: 5/8
1/1 : 1/4
4: 1
Det rigtige svar er D.

6. Den magnetiske flux i den første spole har 200 vindinger og ændrer sig med 0,06 Wb på 0,4 s. I den anden spole ændrer den magnetiske flux sig med 0,08 Wb på 0,2 s. Hvis antallet af vindinger i den anden spole erstattes med halvdelen af ​​antallet af vindinger i den første spole, så er forholdet mellem den inducerede elektromotoriske kraft i den første og anden spole...
A. 2: 3
B. 3: 1
Kapitel 3:4
D. 3:5
E. 3: 8
Diskussion
Det er kendt :
Ændringshastighed for flux (ΔØ)_B / Δt) initial = 0,06/0,4
Startnummer (N) = 200
Ændringshastighed for flux (ΔØ)_B / Δt) ende = 0,08/0,2
Endeligt antal omdrejninger (N) = 100
Spurgte Sammenligning af initial og endelig induceret EMF
Jawab :
E start: E slut
-N (ΔØ_B / Δt) : -N (ΔØ_B /Δt)
200 (0,06/0,4): 100 (0,08/0,2)
2 (0,15) : 1 (0,4)
0,3: 0,4
3: 4

7. Blandt følgende faktorer:

(1) Antal spolevindinger

(2) Ændringshastighed for magnetisk flux

(3) Magnetfeltets retning

Det, der øger den inducerede EMF, er…

A. (1), (2) og (3)

Kun B. (1) og (2)

Kun C. (1) og (3)

Kun D. (1)

Kun E. (2)

Diskussion

EMF står for Elektromotorisk Kraft. Med andre ord er EMF en kilde til elektrisk strøm, såsom et batteri osv. Baseret på eksperimenter udført af Faraday, blev det opdaget, at selvom et konstant magnetfelt ikke kan producere en elektrisk strøm, kan et skiftende magnetfelt producere en elektrisk strøm. Denne resulterende elektriske strøm kaldes induceret strøm.

De faktorer, der påvirker induceret EMF, kan bestemmes ved hjælp af Faradays induktionslov, som matematisk udtrykkes ved formlen:

Det negative fortegnet i formlen ovenfor forklarer, at retningen af ​​det magnetfelt, der produceres af den inducerede strøm, altid er modsat retningen af ​​det magnetfelt, der producerer den inducerede strøm.

Information :

N = antal spolevindinger, B = magnetfelt, A = sløjfens overfladeareal, θ = vinklen mellem magnetfeltet (B) og linjen vinkelret på spolens overflade (A).

Hvis B er vinkelret på spolens overflade, så er θ = 0 ^° , så ΦB ₌ BA cos 0 ^° = BA (1) = BA.

Hvis B er parallel med spolens overflade, så er θ = 90 ^° , så ΦB ₌ BA cos 90 ° ⁼ BA ( 0) = 0.

Baseret på ovenstående formel konkluderes det, at det, der øger den inducerede elektromagnetiske felt (EMK), er antallet af spolevindinger (N), ændringshastigheden af ​​magnetisk flux og retningen af ​​magnetfeltet (θ ).

Det rigtige svar er A.

8. Blandt følgende faktorer:

(1) antal spolevindinger

(2) ændringshastigheden af ​​magnetisk flux

(3) eksterne hindringer

Det, der påvirker den inducerede EMF i spolen, er….

A. (1) og (3)

B. (1) og (2)

Kun C. (2)

D. (2) og (3)

Kun E. (3)

Diskussion

Det rigtige svar er B.

9. Se på følgende billede! Hvis en elektrisk strøm I løber gennem ledning AB, så er retningen af ​​den magnetiske kraft, som ledning AB oplever,...

A. Mod B
B. Til venstre
C. Til højre
D. Vinkelret på papirets plan
E. Vinkelret på papirets plan

Diskussion
Det er kendt :
Strømmens retning = A til B (nedad)
Magnetfeltets retning = nordpolen til magnetens sydpol (til højre)
Spurgte Retning af magnetisk kraft
Jawab :

Højrehåndsregel
Ræk din højre hånd ud, stræk tommelfingeren, og luk dine fire andre fingre. Arranger dine fire fingre, så de peger i retning af magnetfeltet (B). dan Tommelfingeren angiver ladningens bevægelsesretning (v). Hvis den elektriske ladning er positiv, vender højre håndflade i retning af den magnetiske kraft (F). Hvis ladningen er negativ, vender højre hånds bagside i retning af den magnetiske kraft (F).

Retningen af ​​konventionel elektrisk strøm, som i ovenstående problem, er den samme som retningen af ​​en positiv elektrisk ladning. Ved at anvende højrehåndsreglen er retningen af ​​den magnetiske kraft vinkelret på papirets plan eller mod læserens øje.
Det rigtige svar er E.

10. En lige ledning med en strøm I placeres mellem to magnetiske poler som vist på figuren. Retningen af ​​den magnetiske kraft på ledningen er i samme retning som...

A. Positiv z-akse
B. Negativ z-akse
C. Positiv y-akse
D. Negativ y-akse
E. Positiv x-akse

Diskussion
Det er kendt :
Strømmens retning = til venstre
Magnetfeltretning = nord til syd (opad)
Spurgte Retning af magnetisk kraft
Jawab :
Hvis højrehåndsreglen anvendes, er den magnetiske krafts retning vinkelret på papirets plan eller væk fra læserens øje eller i retning af den negative z-akse.
Det rigtige svar er B.

Spørgsmålskilde:

Nationale eksamensspørgsmål i fysik til gymnasiet/erhvervsgymnasiet