22 dæmi um segulvirkni og segulkraftsspurningar
1. Skoðið myndina hér til hliðar!
Staðsetning þriðja vírsins og stefna straumsins þannig að þriðji vírinn verði ekki fyrir segulkrafti sem mældur er frá fyrsta vírnum er...
A. 9 cm upp á við straumstefna
B. 6 cm upp á við straumstefna
C. 6 cm niður á við straumstefna
D. 3 cm upp á við straumstefna
E. 3 cm niður á við straumstefna
Umræða
Vír 3 er valinn þannig að hann vísi upp á við svo að hann framleiði kraft eins og á myndinni að ofan.
Krafturinn F1 verkar af vír 1 á vír 3.
Krafturinn F2 verkar af vír 2 á vír 3.
Krafturinn F3 verkar af vír 3 á vír 1 og vír 2.
Til þess að þriðji vírinn verði ekki fyrir segulkrafti er stærð kraftsins F1 = stærð kraftsins F2 og stefna kraftanna tveggja er gagnstæð, eins og á myndinni hér að ofan.
I3 , μo og 2π eru þau sömu þannig að þau eru fjarlægð úr jöfnunni.
Rétta svarið er A.
2. Eftirfarandi eru þættir sem hafa áhrif á stærð segulvirkni í leiðandi vír.
(1) straumurinn sem rennur í vírnum
(2) rafleysni
(3) vírþéttleiki
(4) fjarlægð punkts frá vírnum
Rétta fullyrðingin er…
A. (1) og (4)
B. (1) og (3)
C. (2) og (3)
D. (2) og (4)
E. (3) og (4)
Umræða
Formúlan fyrir segulvirkni beinnar vírs:
Upplýsingar:
μ o = Gegndræpi lofttæmis eða segulmagnaðs fasta
I = Rafstraumur sem rennur í vírnum
r = Fjarlægð punkts frá vírnum
B = Stærð segulsviðs
Rétta svarið er A.
3. Gefðu gaum að eftirfarandi fullyrðingum sem tengjast segulvirkni.
(1) straumurinn sem rennur í vírnum
(2) gegndræpi lofttæmis
(3) þversniðsflatarmál vírsins
(4) vírþéttleiki
Það sem hefur áhrif á stærð segulvirkni í leiðandi vír er...
A. (1) og (2)
B. (1) og (3)
C. (2) og (3)
D. (2) og (4)
E. (3) og (4)
Umræða
Lærðu formúluna fyrir segulvirkni og útskýringu á fyrri formúlunni.
Rétta svarið er A.
4. Leiðarvírinn , sem er myndaður eins og sýnt er á myndinni hér til hliðar , fær rafstraum i . Stærð segulspennunnar í miðju hringsins (P) er… ( µo = 4π.10⁻⁶ Wb.m⁻¹ .A⁻¹ )
A. π x10-5 Tesla
B. 2π x10-5 Tesla
C. 2,5π x10-5 Tesla
D. 4π x10-5 Tesla
E. 8π x10-5 Tesla
Umræða
Það er vitað að :
Kúgunarradíus (r) = 6 cm = 6 x 10-2 metrar
Rafstraumur (I) = 8 amper
Lofttæmisgegndræpi (µo ) = 4π x 10⁻⁶ Wb.A⁻¹ m⁻¹
Spurning : Styrkur segulsviðsins í miðju hringsins (punktur P)
Svar :
360 ° – 90 ° = 270 ° . Þar sem 270 ° / 360 ° = 3/4 þá er 270 ° = 3/4 af ummáli hringsins.
Formúlan fyrir styrk segulsviðsins í miðju spólu með fjölda snúninga :
Lýsing: B = styrkur segulsviðs, N = fjöldi snúninga, I = styrkur rafstraums, r = bognunarradíus.
Í dæminu hér að ofan er aðeins ein spóla svo N er sleppt úr jöfnunni. Vírspólan í dæminu hér að ofan er ekki einn hringur heldur 3/4 hringur. Formúlan hér að ofan er leiðrétt aftur til að passa við þetta dæmi þannig að hún verður:
Styrkur segulsviðs í miðju ferilsins :
Rétta svarið er B.
5. Straumur upp á 2 A rennur í hringlaga vír eins og sýnt er á myndinni. Stærð og stefna segulspennunnar í punktinum P ef radíus hringsins er 4 π cm er….
A. 5.10-5 T fer inn á pappírssviðið
B. 4.10 -5 T fer út úr pappírsfleti
C. 3.10 -5 T fer inn í pappírsflötinn
D. 2.10 -5 T úr pappírsflugvél
E. 1.10 -5 T fer inn í pappírsflötinn
Umræða
Það er vitað að :
Krjúpunarradíus (r) = 4 π cm = 4 π x 10-2 metrar
Rafstraumur (I) = 2 amper
Lofttæmisgegndræpi (µo ) = 4π x 10⁻⁶ Wb.A⁻¹ m⁻¹
Spurning : Styrkur segulsviðsins í miðju hringsins (punktur P)
Svar :
Vírspólan í spurningunni hér að ofan er hálfur hringur.
Styrkur segulsviðs í miðju ferilsins :
6. Tveir samsíða vírar bera straum eins og sýnt er á myndinni. Stærð og stefna segulkraftsins sem vírarnir tveir verða fyrir eru… ( μ o = 4π. 10-7 Wb.A - 1 .m -1 )
A. 3.10-5 N, hafna-hafna
B. 5 .10 -5 N, aðdráttarafl
C. 5 .10 -5 N, fráhrindandi
D. 6 .10 -5 N, tog-tog
E. 6 10 -5 N, fráhrindandi
Umræða
Það er vitað að:
Straumstyrkur 1 (I1 ) = 3 amper
Straumstyrkur 2 (I2 ) = 5 amper
Lofttæmisgegndræpi (µo ) = 4π x 10⁻⁶ wb A⁻¹ m⁻¹
Fjarlægð milli víranna tveggja (L) = 5 cm = 5 x 10-2 metrar
Spurning: Stærð og stefna segulkraftsins
Svar:
Rafstraumurinn í vír 1 er öfug stefnu rafstraumsins í vír 2 þannig að fráhrindandi kraftur myndast á milli vírs 1 og vírs 2.
Stærð segulkraftsins:
Segulkrafturinn á hverja einingu vírslengdar (F/l) sem báðir vírarnir verða fyrir er 6 x 10⁻⁶ Newton.
Rétta svarið er E.
7. Eftirfarandi mynd sýnir tvo samsíða rafstraumsvíra staðsetta í 20 cm fjarlægð hvor frá öðrum. Stærð segulkraftsins á hverja lengdareiningu vírsins sem leiðararnir tveir verða fyrir er… ( μ o = 4π. 10-7 Wb.A - 1 .m -1 )
A. 1.10-5 Nm-1, togstreita
B. 2,10-5 Nm - 1 , fráhrinding
C. 11,10-5 Nm - 1 , aðdráttarafl
D. 20 10 -5 Nm -1 , fráhrindandi
E. 25.10 -5 Nm -1 , aðdráttarafl
Umræða
Umræða
Það er vitað að:
Straumstyrkur 1 (I1 ) = 5 amper
Straumstyrkur 2 (I2 ) = 4 amper
Lofttæmisgegndræpi (µo ) = 4π x 10⁻⁶ wb A⁻¹ m⁻¹
Fjarlægð milli víranna tveggja (L) = 20 cm = 20 x 10-2 metrar
Óskað eftir: Stærð segulkraftsins á hverja lengdareiningu vírs
Svar:
Rafstraumurinn í vír 1 er öfug stefnu rafstraumsins í vír 2 þannig að fráhrindandi kraftur myndast á milli vírs 1 og vírs 2.
Stærð segulkraftsins:
Segulkrafturinn á hverja einingu vírslengdar (F/l) sem báðir vírarnir verða fyrir er 2 x 10⁻⁶ Newton.
Rétta svarið er B.
8. Rafeind hreyfist með hraðanum v í einsleitu segulsviði eins og sýnt er á myndinni. Stefna segulkraftsins sem rafeindin verður fyrir er…
A. út fyrir myndsvæðið
B. sláðu inn myndareitinn
C. til hægri hornrétt á v
D. til vinstri hornrétt á v
E. upp á móti v
Umræða
Skoðið myndirnar hér að ofan. Táknið x þýðir að stefna segulsviðsins B er hornrétt inn á við í gegnum skjáflötinn (frá lesandanum). Táknið o þýðir að stefna segulsviðsins B er hornrétt út á við (í átt að lesandanum).
Hreyfistefna rafhleðslu (v), stefna segulsviðs (B) og stefna segulkrafts (F) eru hornrétt hvor á aðra. Hreyfistefna rafhleðslu, segulsviðs og segulkrafts er ákvörðuð nákvæmlega með hægri handarreglunni.
Hægri handarreglan
Réttu út hægri höndina, réttu þumalinn og lokaðu hinum fjórum fingrunum. Raðaðu fjórum fingrunum þannig að þeir bendi í átt að segulsviðinu (B) og þumalinn bendi í átt að hleðslunni (v). Ef hleðslan er jákvæð, þá bendir lófi hægri handar í átt að segulkraftinum (F). Ef hleðslan er neikvæð, þá bendir bakhlið hægri handar í átt að segulkraftinum (F).
Rétta svarið er D.
9. Skoðið eftirfarandi mynd!
Rafeindir hreyfast samsíða Y+ ásnum í segulsviði B. Ef B er í átt að Z+ ásnum (sjá mynd). Rafeindir munu upplifa Lorentz-kraft í sömu átt...
A. Y-ás-
B. X-ás –
C. Z-ás +
D. Y ás +
E. X-ás +
Umræða
Beittu hægri handarreglunni.
Rétta svarið er B.
10. Vír sem ber rafstraum I er settur á milli tveggja segulskala, norður og suður, eins og sýnt er á myndinni. Stefna Lorentz-kraftsins á vírinn er…
A. Sláðu inn pappírsreitinn
B. Útgöngusvæði pappírs
C. Í átt að segulnorðurpólnum
D. Í átt að suðurpól segulsins
E. Frá norðurpólnum til suðurpólsins
Umræða
Rafstraumsstefna (jákvæð hleðsla) = upp á við.
Stefna segulsviðsins = norðurpóllinn að suðurpólnum á seglinum (til hægri)
Beittu hægri handarreglunni.
Rétta svarið er A.
11. Eftirfarandi mynd sýnir rétta stefnu segulvirkni vegna vírs sem ber straum I, sem er….
Umræða
Hægt er að ákvarða segulvirkni eða framkallað segulsvið með hægri handarreglunni.
Í fyrstu aðferðinni, ef leiðari rafstraumsins er beinn vír , þá er segulsviðið ákvarðað á eftirfarandi hátt: Réttu þumalfingur hægri handar og teygðu hina fjóra fingurna fram og beygðu þá síðan í lófann. Stilltu stefnu hægri þumalfingursins að stefnu rafstraumsins (I). Stefna segulsviðsins er sú sama og stefna beygju hinna fjögurra fingranna.
Í seinni aðferðinni, ef leiðari rafstraumsins er hringlaga vír , þá er segulsviðið ákvarðað á eftirfarandi hátt: Réttu þumalfingur hægri handar og teygðu hina fjóra fingurna fram og beygðu þá síðan í lófann. Stilltu stefnu fjögurra fingra hægri handar að stefnu rafstraumsins (I). Stefna segulsviðsins er sú sama og stefna þumalfingursins.
Beittu nú hægri handarreglunni á hvert svar.
Svar A: Með því að nota hægri handarregluna fyrst er þetta svar rétt.
Svar B: Með því að nota fyrstu aðferð hægri handarreglunnar er þetta svar rangt. Hvers vegna er það rangt? Hringurinn og x-merkið þýða að stefna segulsviðsins sem myndast er frá lesandanum (hornrétt á plan pappírsins), en hringurinn og svarti hringurinn þýða að stefna segulsviðsins nálgast lesandann (hornrétt á ytra byrði plans pappírsins). Ef hægri handarreglan er notuð verða hringurinn og svarti hringurinn að vera efst og tákna stefnu segulsviðsins sem nálgast lesandann, en hringurinn og x-merkið verða að vera neðst og tákna stefnu segulsviðsins frá lesandanum.
Svar C: Með því að nota aðra aðferð hægri handarreglunnar er þetta svar rangt.
Svar D: Með því að nota fyrstu aðferð hægri handarreglunnar er þetta svar rangt (svipað og svar B).
Svar E: Með því að nota fyrstu aðferð hægri handarreglunnar er þetta svar rangt (svipað og svar B).
Rétta svarið er A.
12. 
Umræða
Hægt er að ákvarða stefnu örvaðs segulsviðs eða stefnu segulvirkni með hægri handarreglunni, eins og í fyrri spurningunni.
Svar A: Ef hægri handarreglan er notuð á fyrri háttinn er þetta svar rangt.
Svar B: Með því að nota aðra aðferð hægri handarreglunnar er þetta svar rangt.
Svar C: Með því að nota aðra aðferð hægri handarreglunnar er þetta svar rétt.
Svar D: Ef hægri handarreglan er notuð á fyrri háttinn er þetta svar rangt.
Svar E: Með því að nota aðra aðferð hægri handarreglunnar er þetta svar rangt.
Rétta svarið er C.
13. Skoðið myndina! Tveir mjög langir samsíða vírar bera sama rafstrauminn, þ.e. 3 A. Ef fjarlægðin milli víranna tveggja er 40 cm, þá er segulspennan í punktinum P μ o = 4π x 10 −7 Wb A −1 m −1 er…
A. 2 x 10-6 T
B. 4 x 10-6 T
C. 6 x 10-6 T
Þvermál 8 x 10-6 T
E. 12 x 10-6 T
Umræða
Það er vitað :
Rafstraumur (I) = 3 amper
Fjarlægð milli víra 1 og 2 (r12) = 40 cm = 0,4 metrar
Fjarlægð milli vírs 1 og P (r1P) = 30 cm = 0,3 metrar
Fjarlægð milli vírs 2 og P (r2P) = 40 – 30 = 10 cm = 0,1 metrar
µo = 4π x 10-7 Wb.A-1.m-1
Spurði Segulvirkni í punktinum P
Jawab :
Segulvirkjun með vír 1 (vinstri vír) :
Stefna segulvirkni grímu pappírsflöt eða hornrétt inn á við frá augum lesandans.
Segulvirkjun með vír 2 (hægri vír) :
Segulmagnað örvun beinist út á við frá pappírsfleti eða hornrétt út á við í átt að auga lesandans.
Segulvirkni í punktinum P:
BP = B2 - B1 = 6 x 10-6 - 2 x 10-6
BP = 4 x 10-6 Tesla
Stefna segulvirkni í punktinum P er sú sama og stefna segulvirkni með vír 2, þ.e. út fyrir pappírsflötinn eða hornrétt út á við í átt að auga lesandans.
Rétta svarið er B.
14. Langur, beinn leiðari ber 2 A straum eins og sýnt er á myndinni hér til hliðar. Stærð og stefna segulspennunnar í punktinum P eru …. (μ o = 4π x 10 −7 Wb A −1 m −1 )
A. 8. 10-5 T, sláðu inn pappírsreitinn
B. 6. 10-5 T, út úr pappírsflugvélinni
C. 4. 10-5 T, sláðu inn pappírsreitinn
D. 2. 10-5 T, út úr pappírsflugvélinni
E. 1. 10-5 T, sláðu inn pappírsreitinn
Umræða
Það er vitað :
Rafstraumur (I) = 2 amper
Fjarlægðin frá vírnum að punktinum P (rP) = 4 cm = 0,04 m
μo = 4π x 10-7 Wb. A-1 m-1
Spurði Stærð og stefna segulvirkni í punktinum P
Jawab :
Segulmögnunin beinist hornrétt inn á við frá augum lesandans eða í plani pappírsins.
Rétta svarið er E.
15. Vír sem flytur rafstraum er sveigður eins og sýnt er á myndinni. Ef sveigjugeislinn er 50 cm, þá er stærð segulspennunnar í miðju ferilsins… (µo = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1)
A. 1/3 π. 10-7 T
B. 1. 10-7 T
C. π. 10-7 T
D. 2. 10-7 T
E. 2π. 10-7 T
Umræða
Það er vitað :
Kúgunarradíus (r) = 50 cm = 0,5 metrar
Straumstyrkur (I) = 1,5 amper
Tómarúm gegndræpi (µo) = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1
Spurði Styrkur segulsviðsins í miðju ferilsins sem orsakast af rafstraumnum sem flæðir í vírnum
Jawab :
360o = 1 ummál hrings. Vegna þess að 120o / 360o = 1/3 þá 120o = 1/3 af ummáli hringsins.
Formúlan fyrir styrk segulsviðsins í miðju spólu með fjölda snúninga :
Lýsing: B = styrkur segulsviðs, N = fjöldi snúninga, I = styrkur rafstraums, r = bognunarradíus.
Í dæminu hér að ofan er aðeins ein spóla svo N er einfaldlega fjarlægt úr jöfnunni. Vírspólan í dæminu hér að ofan er ekki 1 hringur heldur 1/3 hringur. Formúlan hér að ofan er leiðrétt aftur til að passa við þetta dæmi þannig að hún verður:
Styrkur segulsviðs í miðju ferilsins :
Segulsviðið er hornrétt inn á við frá augum.
Rétta svarið er E.
16. Beinn vír er sveigður og ber 6 A straum eins og sýnt er á myndinni. Ef sveigjugeislinn R = 3π cm, þá er stærð segulspennunnar í punktinum P…
A. 0,5 x 10-5 T
B. 2,0 x 10-5 T
C. 4,0 x 10-5 T
Þvermál 6,0 x 10-5 T
E. 8,0 x 10-5 T
Umræða
Það er vitað :
Kúgunarradíus (r) = 3π cm = (3π/100) metrar
= 3π/102 metri = 3π.10-2 metra
Straumstyrkur (I) = 6 amper
Tómarúm gegndræpi (µo) = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1
Spurði Styrkur segulsviðsins í miðju ferilsins sem orsakast af rafstraumnum sem flæðir í vírnum
Jawab :
360o = 1 ummál hrings. Vegna þess að 45o / 360o = 1/8 þá 45o = 1/8 af ummáli hringsins.
Styrkur segulsviðs í miðju ferilsins :
Segulsviðið er hornrétt inn á við frá augum.
Rétta svarið er A.
17. Skoðið myndina! Leiðari ber rafstraum upp á I = 9A, ef krappgeislinn R = 2π cm og µo = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1, þá er stærð segulspennunnar í punktinum P ...
A. 3. 10-5 T
B. 6. 10-5 T
C. 9. 10-5 T
D. 12. 10-5 T
E. 15. 10-5 T
Umræða
Það er vitað :
Kúgunarradíus (r) = 2π cm = (2π/100) metrar
= 2π/102 metri = 2π.10-2 metra
Straumstyrkur (I) = 9 amper
Tómarúm gegndræpi (µo) = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1
Spurði Styrkur segulsviðsins í miðju ferilsins sem orsakast af rafstraumnum sem flæðir í vírnum
Jawab :
360o - 120o = 240oVegna þess að 240o / 360o = 2/3 þá 240o = 2/3 af ummáli hringsins.
Styrkur segulsviðs í miðju ferilsins :
Segulsviðið er hornrétt inn á við frá augum.
Rétta svarið er B.
18.
Vírinn P fær rafstraum upp á við, 6 A, eins og sýnt er á eftirfarandi mynd:
Ef µ o = 4π.10⁻⁶ wbA⁻¹ m⁻¹ og fráhrindandi kraftur á lengdareiningu er á milli vírs P og Q upp á 1,2.10⁻⁶ Nm⁻¹ , þá er stærð og stefna rafstraumsins í vír Q...
A. 1 A og hærra
B. 1 A og lægra
C. 10 A og hærra
D. 10 A og lægra
E. 20 A og hærra
Umræða
Það er vitað að:
IP = 6 amper
µo = 4π x 10 -7 wb A -1 m -1
F / l = 1,2 x 10⁻⁶ Nm⁻¹
L = 1 metrar
Spurning: Stærð og stefna rafstraumsins í vír Q
Svar:
Rafstraumsstefna í vír Q:
Fráhrindandi kraftur er á milli vírs P og vírs Q þannig að stefna rafstraumsins í vír P er gagnstæð stefnu straumsins í vír Q. Í vír P er stefna rafstraumsins upp á við þannig að í vír Q er stefna rafstraumsins niður á við.
Stærð rafstraumsins í vírnum Q:
Rétta svarið er D.
19. Tveir samsíða vírar L og M eru 2 cm frá hvor öðrum (sjá myndina). Straumur upp á 4 A rennur í gegnum vír M og báðir vírarnir verða fyrir fráhrindandi krafti á lengdareiningu upp á 6 x 10⁻⁶ Nm⁻¹ . Stærð og stefna straumsins í vír L eru…. ( µo = 4π.10⁻⁶ Wb.A⁻¹ m⁻¹ )
A. 1,2 A í sömu átt og straumurinn í vír M
B. 1,2 A í gagnstæða átt við strauminn í vír M
C. 1,5 A í sömu átt og straumurinn í vír M
D. 1,5 A í gagnstæða átt við strauminn í vír M
E. 2,4 A í sömu átt og straumurinn í vír M
Umræða
Það er vitað að:
IM = 4 amper
µo = 4π x 10 -7 wb A -1 m -1
F / l = 6 x 10⁻⁶ Nm⁻¹
L = 2 cm = 0,02 metrar
Spurning: Stærð og stefna rafstraumsins í vír L
Svar:
Rafstraumsstefna í vír L:
Fráhrindandi kraftur er á milli vírs L og vírs M þannig að rafstraumurinn í vír L er í gagnstæða átt við strauminn í vír M. Í vír M er rafstraumurinn beint upp á við þannig að í vír L er rafstraumurinn beint niður á við.
Stærð rafstraumsins í vírnum L:
Rétta svarið er D.
20. Ef q er jákvæð rafhleðsla, v er hreyfing hleðslunnar, B er segulsviðið og F er stefna segulkraftsins, þá er rétta myndin af hleðslu sem fer yfir segulsvið…
Umræða
Merking táknanna x og o á myndinni
Skoðið myndirnar hér að ofan. Táknið x þýðir að stefna segulsviðsins B er hornrétt inn á við í gegnum skjáflötinn (frá lesandanum). Táknið o þýðir að stefna segulsviðsins B er hornrétt út á við (í átt að lesandanum).
Hreyfistefna rafhleðslu (v), stefna segulsviðs (B) og stefna segulkrafts (F) eru hornrétt hvor á aðra. Hreyfistefna rafhleðslu, segulsviðs og segulkrafts er ákvörðuð nákvæmlega með hægri handarreglunni.
Hægri handarreglan
Réttu út hægri höndina, réttu þumalinn og lokaðu hinum fjórum fingrunum. Raðaðu fjórum fingrunum þannig að þeir vísi í átt að segulsviðinu (B). Dan Þumalfingurinn gefur til kynna stefnu hleðslunnar (v). Ef hleðslan er jákvæð bendir lófi hægri handar í átt að segulkraftinum (F). Ef hleðslan er neikvæð bendir bakhlið hægri handar í átt að segulkraftinum (F).
Notaðu hægri handarregluna á myndirnar hér að ofan.
Rétta svarið er A.
21. Neikvæð hleðsla (-q) hreyfist í einsleitu segulsviði B eins og sýnt er á myndinni. Rétta myndin varðandi segulkraftinn sem hleðslan verður fyrir er…
Umræða
Terapkan hægri handarreglan á myndunum hér að ofan.
Rétta svarið er E.
22. Jákvæð hleðsla hreyfist hornrétt í gegnum einsleitt segulsvið. Rétta myndin af stefnu segulkraftsins, hraðans og segulsviðsins er…
Umræða
Terapkan hægri handarreglan á myndunum hér að ofan.
Rétta svarið er B.
Heimild spurningar:
Eðlisfræðispurningar fyrir framhaldsskóla/starfsmenntaskóla á landsvísu
