Fluxu magnetikoari buruzko galdera-adibideak
Fluxu magnetikoa kontzeptu garrantzitsua da fisikan, batez ere eremu magnetikoen eta eroale elektrikoen arteko elkarrekintza ulertzeko. Fluxu magnetikoa eremu jakin batetik igarotzen den eremu magnetikoaren kantitatea neurtzen du eta Weberren unitateetan (Wb) adierazten da. Artikulu honetan, fluxu magnetikoarekin lotutako hainbat arazo adibide eta haien irtenbide aztertuko ditugu kontzeptu honen ulermena sakontzen laguntzeko.
1. Fluxu magnetikoa ulertzea
Matematikoki, (A) eremu batetik igarotzen den fluxu magnetikoa (\(\Phi\)) honela formula daiteke:
[Phi = B ∫A ∫cos(θ)]
Non:
– \(\Phi\) Weber-en fluxu magnetikoa da (Wb),
– \(B\) Tesla-tan (T) fluxu magnetikoaren dentsitatea edo eremu magnetikoa da,
– \(A\) eremu magnetikoak igarotzen duen azalera metro karratutan (m²),
– θ eremu magnetikoaren eta azalerarekiko normalaren arteko angelua da.
Eremu magnetikoa planoarekiko perpendikularra bada (angelua θ = 0), orduan:
\[ \Phi = B \cdot A \]
Eremu magnetikoa planoarekiko paraleloa bada (angelua θ = 90°), orduan:
\[ \Phi = 0 \]
2. Adibide galderak eta eztabaida
1. galdera: Eremu magnetiko bati perpendikularra den plano batean fluxu magnetikoa
Galdera:
0,1 metroko erradioa duen alanbre-begizta zirkular bat 0,5 Tesla-ko eremu magnetiko uniforme baten perpendikularki jartzen da. Kalkulatu alanbre-begiztaren fluxu magnetikoa.
Eztabaida:
Jakina da:
– (r = 0.1, m)
– (B = 0.5, T)
– \(\theta = 0^\circ\) (perpendikularra delako)
Zirkulu begiztaren azalera:
\[ A = \pi r^2 = \pi (0.1)^2 = 0.01\pi \, \text{m}^2 \]
Fluxu magnetikoa:
[Phi = B ∫A ∫cos(θ)]
\[ Phi = 0.5 \, \text{T} \times 0.01\pi \, \text{m}^2 \times \cos(0^\circ) \]
[Phi = 0.5 × 0.01π × 1]
\[ \Phi = 0.005\pi \, \text{Wb} \]
Beraz, alanbre-begiztaren zeharreko fluxu magnetikoa \(0.005\pi \, \text{Weber}\) da, hau da, 0.0157 Weber inguru.
2. galdera: Fluxu magnetikoa angelu jakin batean
Galdera:
2 metro karratuko azalera duen gainazal lau bat 60 graduko angeluan jartzen da 0.3 Tesla-ko eremu magnetiko uniformearekiko. Kalkulatu gainazalean zeharreko fluxu magnetikoa.
Eztabaida:
Jakina da:
– (A = 2, m^2)
– (B = 0.3, T)
– (θ = 60°)
Fluxu magnetikoa:
[Phi = B ∫A ∫cos(θ)]
[Phi = 0.3, T × 2, m² × cos(60°)]
\[ Phi = 0.3 × 2 × 1/2 \]
\[ \Phi = 0.3 \, \text{Wb} \]
Beraz, planoan zeharreko fluxu magnetikoa \(0.3 \, \text{Weber}\) da.
3. galdera: Fluxu magnetikoaren eta indar elektroeragile induzituaren (EMF) aldaketak
Galdera:
0,5 metroko alde-luzera duen hari karratu bat 0,8 Tesla-ko eremu magnetiko uniforme batean jartzen da. Eremu magnetikoa 0,8 Tesla-tik 0 Tesla-ra aldatzen bada 2 segundotan, kalkulatu harian sortutako mugimendu-induzitutako indar elektroeragilea (EMF).
Eztabaida:
Jakina da:
– \( L = 0.5 \, m \) (aldearen luzera)
– (B_1 = 0.8, T)
– (B_2 = 0, T)
– (Δt = 2, s)
Begizta karratuaren azalera:
A = L^2 = (0.5)^2 = 0.25 m^2
Fluxu magnetikoaren aldaketa (\(\Delta \Phi\)):
\[ \Delta \Phi = \Phi_2 – \Phi_1 \]
[Phi_1 = B_1, A = 0.8, T × 0.25, m² = 0.2, Wb]
\[ Phi_2 = B_2 ∫A = 0 × 0.25, m^2 = 0, Wb]
\[ \Delta \Phi = 0 – 0.2 = -0.2 \, Wb \]
Induzitutako EMF-a (\(\epsilon\)) sortua:
\[ \epsilon = – \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \]
\[ \epsilon = – \frac{-0.2 \, Wb}{2 \, s} \]
\[ ∫ = 0.1 \, V \]
Beraz, harian sortutako EMF induzitua 0.1 Volt da.
4. galdera: Zero fluxu magnetikoa
Galdera:
0,05 metro karratuko azalera duen alanbre-begizta bat 1,0 Tesla-ko eremu magnetiko uniformearekiko paraleloan jartzen da. Kalkulatu alanbre-begiztaren fluxu magnetikoa.
Eztabaida:
Jakina da:
– (A = 0.05, m^2)
– (B = 1.0, T)
– \(\theta = 90^\circ\) (paraleloak direlako)
Eremu magnetikoa planoarekiko paraleloa denez, orduan:
[Phi = B ∫A ∫cos(θ)]
[Phi = 1.0, T × 0.05, m² × cos(90°C)]
[Phi = 1.0 × 0.05 × 0]
\[ \Phi = 0 \, Wb \]
Beraz, alanbre-begiztaren zehar doan fluxu magnetikoa \(0 \, \text{Weber}\) da.
Ondorioa
Fluxu magnetikoaren kontzeptua eta kalkulua ulertzea ezinbestekoa da fisikan, batez ere elektromagnetismoaren azterketan. Fluxu magnetikoak eremu bat zeharkatzen duen eremu magnetiko baten indarra neurtzen du eta eremu magnetikoaren magnitudeak, eremuaren azalerak eta eremu magnetikoaren eta eremuarekiko normalaren arteko angeluak eragiten dute. Goiko adibideak aztertuz, espero da hobeto ulertzea nola kalkulatu eta aztertu fluxu magnetikoa hainbat baldintzatan. Jarraitutako praktikak kontzeptu honen ulermena sakontzen lagunduko dizu.
