Esempio di induzione elettromagnetica Domande sull'induzione di campi elettromagnetici

10 esempi di domande sull'induzione elettromagnetica Induzione EMF

1. Un generatore ha una bobina con un numero di spire N e un'area della sezione trasversale A. La bobina è in un campo magnetico B, quindi ruota con velocità angolare ω in modo che si generi una forza elettromotrice indotta massima di 50 volt. Se il campo magnetico cambia a metà del suo valore originale e la sua velocità angolare cambia a quattro volte il suo valore originale, allora la forza elettromotrice indotta massima sarà...

A 25 volt

B. 50 volt

C. 100 volt

D. 200 volt

E. 250 volt

Discussione

È noto che:

Numero di giri 1 (N₁) = n

Area della sezione trasversale 1 (A₁) = A

Campo magnetico 1 (B₁) = B

Velocità angolare 1 (ω₁) = ω

Forza elettromotrice indotta massima 1 (ε₁) = 50 Volt

Campo magnetico 2 (B₂) = 0,5B = 0,5(1) = 0,5

Velocità angolare 2 (ω₂) = 4ω = 4(1) = 4

Chiesto: La forza elettromotrice indotta massima è 2 (ε₂)

Risposta :

Equazione della forza elettromotrice indotta massima:

ε_maks = NBA ω

Informazione :

ε_maks = forza elettromotrice indotta massima, N = numero di spire, B = campo magnetico, A = area della sezione trasversale, ω = velocità angolare

Forza elettromotrice indotta massima 1 (ε₁):

ε_maks = NBA ω

Se ω = 1 e B = 1 allora

50 = N (1) A (1)

50 = NA

Forza elettromotrice indotta massima 2 (ε₂):

ε_maks = NBA ω

NA = 50, B = 0,5, = 4

ε_maks = (50)(0,5)(4)

ε_maks = 100

La risposta corretta è C.

2. Affinché la forza elettromotrice massima prodotta dal generatore sia pari alla metà di quella originale, la quantità che deve essere modificata in base all'affermazione seguente è...

A. La velocità angolare e il numero di giri sono raddoppiati

B. L'induzione magnetica e la sua frequenza raddoppiano.

C. L'area della sezione trasversale è raddoppiata e il periodo è raddoppiato

D. Il numero di giri e il periodo sono quadruplicati rispetto all'originale.

E. La frequenza e il periodo sono raddoppiati.

Discussione

Equazione della forza elettromotrice indotta massima:

ε_maks = NBA ω

Informazione :

ε_maks = forza elettromotrice indotta massima, N = numero di spire, B = campo magnetico, A = area della sezione trasversale, ω = velocità angolare

Se N = 1, B = 1, A = 1, ω = 1 allora ε_maks = NBA ω = (1)(1)(1)(1) = 1

A. La velocità angolare (ω) e il numero di giri (N) vengono raddoppiati

ε_maks = NBA ω

ε_maks = (2)(1)(1)(2)

ε_maks = 4

B. L'induzione magnetica (B) e la sua frequenza (f) vengono raddoppiate.

La formula per la velocità angolare (ω) è 2πf. La frequenza è direttamente proporzionale. in modo che jse la frequenza (f) se raddoppia, la velocità angolare (ω) diventa il doppio di quella originale.

ε_maks = NBA ω

ε_maks = (1)(2)(1)(2)

ε_maks = 4

C. L'area della sezione trasversale (A) è raddoppiata e il periodo è 4 volte quello originale

La formula per la velocità angolare (ω) è 2πf = 2π/T. Il periodo è inversamente proporzionale, quindi se il periodo diventa 4 volte quello originale, la velocità angolare diventa 1/4 di quella originale.

ε_maks = NBA ω

ε_maks = (1)(1)(2)(1/4) = 2/4

ε_maks = 1 / 2

D. Il numero di giri (N) e il periodo (T) sono aumentati di 4 volte

La formula per la velocità angolare (ω) è 2πf = 2π/T. Il periodo è inversamente proporzionale, quindi se il periodo diventa 4 volte quello originale, la velocità angolare diventa 1/4 di quella originale.

ε_maks = NBA ω

ε_maks = (4)(1)(1)(1/4) = 4/4

ε_maks = 1

E. La frequenza (f) e il periodo (T) vengono raddoppiati.

La frequenza è direttamente proporzionale in modo che jse la frequenza (f) Se il periodo raddoppia, la velocità angolare (ω) diventa il doppio di quella originale. Il periodo è inversamente proporzionale, quindi se il periodo è il doppio di quello originale, la velocità angolare sarà la metà di quella originale. Il risultato finale è che la velocità angolare rimane costante.

ε_maks = NBA ω

ε_maks = (1)(1)(1)(1)

ε_maks = 1

La risposta corretta è C.

3. Il flusso magnetico in una bobina con 1.000 spire aumenta da 0,03 Wb a 0,04 Wb in 0,2 secondi in modo che il valore della FEM risultante sia E₁. Se Nella stessa bobina, il flusso magnetico cambia da 0,02 Wb a 0,04 Wb in 0,1 secondi, il valore della FEM indotta risultante è E₂. Confronto di E₁ e E₂ È…

A. 1 : 1

B. 1 : 2

C. 1 : 4

D. 2 : 1

E. 4 : 1

Discussione

È noto che:

Numero di giri (N) = 1000

Variazione del flusso 1 (Δφ₁) = 0,04 Wb – 0,03 Wb = 0,01 Wb

Intervallo di tempo 1 (Δt₁) = 0,2 secondi

Forza elettromotrice indotta 1 = E₁

Variazione del flusso 2 (Δφ₁) = 0,04 Wb – 0,02 Wb = 0,02 Wb

Intervallo di tempo 2 (Δt₂) = 0,1 secondi

Forza elettromotrice indotta 2 = E₂

Chiesto: E₁ : E₂

Risposta :

Confronto E₁ e E₂ :

E₁ : E₂

50: 200

1: 4

La risposta corretta è C.

4. Una bobina penetra perpendicolarmente in un campo magnetico omogeneo, generando una forza elettromotrice indotta. Se la bobina viene sostituita con un'altra bobina avente il doppio del numero di spire della bobina originale e la velocità di variazione del flusso rimane costante, allora il rapporto tra la forza elettromotrice indotta iniziale e quella finale è...

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

Discussione
È conosciuto :
Numero iniziale di giri (N) = 1
Numero finale di giri (N) = 2
Tasso di variazione del flusso iniziale (ΔØ)_B / Δt) = tasso di variazione del flusso finale (ΔØ_B /Δt)
Chiesto : Confronto tra la forza elettromotrice indotta iniziale e quella finale
Jawab :

Formula della legge di induzione di Faraday :
E = -N (ΔØ_B /Δt)
Descrizione: E = f.e.m. indotta, N = numero di spire, ΔØ_B / Δt = tasso di variazione del flusso
Confronto tra la forza elettromotrice indotta iniziale e quella finale :
Inizio E : Fine E
-N (ΔØ_B / Δt) : -N (ΔØ_B /Δt)
1: 2
La risposta corretta è B.

5. Nella condizione iniziale (1), il flusso magnetico varia di 5 Wb in 2 secondi in una bobina con 20 spire. Nella condizione (2), la stessa variazione di flusso richiede 8 secondi. Il rapporto tra la forza elettromotrice indotta nelle condizioni (1) e (2) è…

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

Discussione
È conosciuto :
Tasso di variazione del flusso (ΔØ)_B / Δt) iniziale = 5/2
Tasso di variazione del flusso (ΔØ)_B / Δt) fine = 5/8
Numero di giri (N) = 20
Chiesto : Confronto tra la forza elettromotrice indotta iniziale e quella finale
Jawab :
Inizio E : Fine E
-N (ΔØ_B / Δt) : -N (ΔØ_B /Δt)
20 (5/2) : 20 (5/8)
5/2: 5/8
1/1 : 1/4
4: 1
La risposta corretta è D.

6. Il flusso magnetico della prima bobina ha 200 spire e varia di 0,06 Wb in 0,4 s. Nella seconda bobina, il flusso magnetico varia di 0,08 Wb in 0,2 s. Se il numero di spire della seconda bobina viene sostituito con la metà del numero di spire della prima bobina, allora il rapporto tra la forza elettromotrice indotta nella prima e nella seconda bobina è...
A. 2 : 3
B. 3 : 1
C. 3 : 4
D. 3 : 5
E. 3 : 8
Discussione
È conosciuto :
Tasso di variazione del flusso (ΔØ)_B / Δt) iniziale = 0,06/0,4
Numero iniziale di giri (N) = 200
Tasso di variazione del flusso (ΔØ)_B / Δt) fine = 0,08/0,2
Numero finale di giri (N) = 100
Chiesto : Confronto tra la forza elettromotrice indotta iniziale e quella finale
Jawab :
Inizio E : Fine E
-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. Tra i seguenti fattori:

(1) Numero di spire della bobina

(2) Tasso di variazione del flusso magnetico

(3) Direzione del campo magnetico

Ciò che aumenta il campo elettromagnetico indotto è...

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

B. (1) e (2) soltanto

C. (1) e (3) soltanto

D. (1) soltanto

E. (2) soltanto

Discussione

FEM sta per Forza Elettromotrice. In altre parole, la FEM è una sorgente di corrente elettrica, come ad esempio una batteria. Sulla base degli esperimenti condotti da Faraday, si scoprì che, sebbene un campo magnetico costante non possa produrre corrente elettrica, un campo magnetico variabile può generarla. Questa corrente elettrica risultante è chiamata corrente indotta.

I fattori che influenzano la forza elettromotrice indotta possono essere determinati utilizzando la legge di induzione di Faraday, che è espressa matematicamente dalla formula:

Il segno negativo nella formula sopra riportata spiega che la direzione del campo magnetico prodotto dalla corrente indotta è sempre opposta alla direzione del campo magnetico che produce la corrente indotta.

Informazione :

N = numero di spire della bobina, B = campo magnetico, A = area della superficie della spira, θ = l'angolo tra il campo magnetico (B) e la linea perpendicolare alla superficie della bobina (A).

Se B è perpendicolare alla superficie della bobina, allora θ = 0^o in modo che Φ_B = BA cos 0^o = BA (1) = B A.

Se B è parallelo alla superficie della bobina, allora θ = 90^o in modo che Φ_B = BA cos 90^o = BA (0) = 0.

In base alla formula sopra riportata, si conclude che ciò che aumenta la FEM indotta è il numero di spire della bobina (N), il tasso di variazione del flusso magnetico e la direzione del campo magnetico (θ).

La risposta corretta è A.

8. Tra i seguenti fattori:

(1) numero di spire della bobina

(2) tasso di variazione del flusso magnetico

(3) ostacoli esterni

Ciò che influenza la forza elettromotrice indotta nella bobina è...

A. (1) e (3)

B. (1) e (2)

C. (2) soltanto

D. (2) e (3)

E. (3) soltanto

Discussione

La risposta corretta è B.

9. Osserva l'immagine seguente! Se una corrente elettrica I scorre attraverso il filo AB, la direzione della forza magnetica esercitata sul filo AB è...

A. Verso B
B. A sinistra
C. A destra
D. Perpendicolare al piano del foglio
E. Perpendicolare al piano del foglio

Discussione
È conosciuto :
Direzione della corrente elettrica = da A a B (verso il basso)
Direzione del campo magnetico = dal polo nord al polo sud del magnete (verso destra)
Chiesto Direzione della forza magnetica
Jawab :

Regola della mano destra
Estendi la mano destra, raddrizza il pollice e chiudi le altre quattro dita. Disponi le quattro dita in modo che puntino nella direzione del campo magnetico (B). Dan Il pollice indica la direzione del movimento della carica (v). Se la carica elettrica è positiva, il palmo della mano destra è rivolto nella direzione della forza magnetica (F). Se la carica è negativa, il dorso della mano destra è rivolto nella direzione della forza magnetica (F).

La direzione della corrente elettrica convenzionale, come nel problema precedente, è la stessa della direzione di una carica elettrica positiva. Applicando la regola della mano destra, la direzione della forza magnetica è perpendicolare al piano del foglio, ovvero verso l'occhio del lettore.
La risposta corretta è E.

10. Un filo rettilineo percorso da una corrente I è posto tra due poli magnetici come mostrato in figura. La direzione della forza magnetica sul filo è nella stessa direzione del...

A. Asse z positivo
B. Asse z negativo
C. Asse y positivo
D. Asse y negativo
E. Asse x positivo

Discussione
È conosciuto :
Direzione della corrente elettrica = verso sinistra
Direzione del campo magnetico = da nord a sud (verso l'alto)
Chiesto Direzione della forza magnetica
Jawab :
Se si applica la regola della mano destra, la direzione della forza magnetica è perpendicolare al piano del foglio, ovvero lontana dall'occhio del lettore, o nella direzione dell'asse z negativo.
La risposta corretta è B.

Fonte della domanda:

Domande di fisica per l'esame nazionale di fisica per la scuola superiore/istituto professionale.