10 exemple de întrebări despre inducția electromagnetică Inducția EMF
1. Un generator are o bobină cu un număr de spire N și o arie a secțiunii transversale A. Bobina se află într-un câmp magnetic B, apoi este rotită cu o viteză unghiulară ω astfel încât se generează o forță electromotoare indusă maximă de 50 de volți. Dacă câmpul magnetic se modifică la 1/2 din valoarea sa inițială și viteza sa unghiulară se modifică la de 4 ori valoarea sa inițială, atunci forța electromotoare indusă maximă va fi...
A. 25 volți
B. 50 volți
C. 100 volți
D. 200 volți
E. 250 volți
Pembahasan
Se știe că:
Numărul de spire 1 ( N1 ) = N
Aria secțiunii transversale 1 ( A1 ) = A
Câmpul magnetic 1 (B1 ) = B
Viteza unghiulară 1 (ω 1 ) = ω
FEM indus maxim 1 (ε1 ) = 50 volți
Câmpul magnetic 2 (B2 ) = 0,5B = 0,5(1) = 0,5
Viteza unghiulară 2 (ω 2 ) = 4ω = 4(1) = 4
Întrebare: FEM-ul indus maxim este 2 ( ε² )
Jawab:
Ecuația EMF indusă maximă:
ε max = NBA ω
Informație :
ε max = forța electromotoare indusă maximă, N = numărul de spire, B = câmp magnetic, A = aria secțiunii transversale, ω = viteza unghiulară
EMF 1 indusă maximă (ε 1 ):
ε max = NBA ω
Dacă ω = 1 și B = 1, atunci
50 = N (1) A (1)
50 = NA
EMF 2 indusă maximă (ε 2 ):
ε max = NBA ω
NA = 50, B = 0,5, ω = 4
ε max = (50)(0,5)(4)
εmax = 100
Răspunsul corect este C.
2. Pentru ca EMF-ul maxim produs de generator să fie la jumătate din cel original, cantitatea care trebuie modificată pe baza afirmației de mai jos este...
A. Viteza unghiulară și numărul de ture sunt dublate
B. Inducția magnetică și frecvența acesteia sunt dublate.
C. Aria secțiunii transversale este dublată și perioada este dublată
D. Numărul de spire și perioada sunt realizate de 4 ori mai mari decât cele originale.
E. Frecvența și perioada sunt dublate.
Pembahasan
Ecuația EMF indusă maximă:
ε max = NBA ω
Informație :
ε max = forța electromotoare indusă maximă, N = numărul de spire, B = câmp magnetic, A = aria secțiunii transversale, ω = viteza unghiulară
Dacă N = 1, B = 1, A = 1, ω = 1 atunci ε max = NBA ω = (1)(1)(1)(1) = 1
A. Viteza unghiulară (ω) și numărul de spire (N) sunt dublate
ε max = NBA ω
ε max = (2)(1)(1)(2)
εmax = 4
B. Inducția magnetică (B) și frecvența acesteia (f) sunt dublate.
Formula pentru viteza unghiulară (ω) = 2πf. Frecvența este direct proporțională , astfel încât dacă frecvența (f) este dublată, viteza unghiulară (ω) se dublează.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(2)(1)(2)
εmax = 4
C. Aria secțiunii transversale (A) este dublată, iar perioada este de 4 ori mai mare decât cea inițială
Formula pentru viteza unghiulară (ω) = 2πf = 2π/T. Perioada este invers proporțională, astfel încât, dacă perioada devine de 4 ori mai mare decât cea inițială, atunci viteza unghiulară devine de 1/4 ori mai mare decât cea inițială.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(1)(2)(1/4) = 2/4
ε max = 1/2
D. Numărul de spire (N) și perioada (T) sunt mărite de 4 ori
Formula pentru viteza unghiulară (ω) = 2πf = 2π/T. Perioada este invers proporțională, astfel încât, dacă perioada devine de 4 ori mai mare decât cea inițială, atunci viteza unghiulară devine de 1/4 ori mai mare decât cea inițială.
ε max = NBA ω
ε max = (4)(1)(1)(1/4) = 4/4
εmax = 1
E. Frecvența (f) și perioada (T) sunt dublate.
Frecvența este direct proporțională, astfel încât, dacă frecvența (f) este dublată, atunci viteza unghiulară (ω) se dublează. Perioada este invers proporțională, astfel încât, dacă perioada este dublată, atunci viteza unghiulară devine 1/2 din cea inițială. Rezultatul final, viteza unghiulară, este constantă.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(1)(1)(1)
εmax = 1
Răspunsul corect este C.
3. Fluxul magnetic într-o bobină cu 1.000 de spire crește de la 0,03 Wb la 0,04 Wb în 0,2 secunde, astfel încât valoarea EMF rezultată este E1 . Dacă aceeași bobină experimentează o modificare a fluxului magnetic de la 0,02 Wb la 0,04 Wb în 0,1 secunde, valoarea EMF indusă rezultată este E2 . Raportul dintre E1 și E2 este …
A. 1:1
B. 1:2
C. 1: 4
D. 2:1
E. 4:1
Pembahasan
Se știe că:
Număr de spire (N) = 1000
Schimbarea fluxului 1 ( Δφ1 ) = 0,04 Wb – 0,03 Wb = 0,01 Wb
Intervalul de timp 1 (Δt² ) = 0,2 secunde
EMF indus 1 = E 1
Schimbarea fluxului 2 ( Δφ1 ) = 0,04 Wb – 0,02 Wb = 0,02 Wb
Intervalul de timp 2 (Δt² ) = 0,1 secunde
EMF indus 2 = E 2
Întrebare: E 1 : E 2
Jawab:
Comparație între E1 și E2 :
E1 : E2
50: 200
1: 4
Răspunsul corect este C.
4. O bobină pătrunde perpendicular într-un câmp magnetic omogen, provocând o forță electromotoare (EMF) indusă. Dacă bobina este înlocuită cu o altă bobină cu un număr dublu de spire față de bobina originală și rata de schimbare a fluxului rămâne constantă, atunci raportul dintre EMF-ul indus inițial și final este...
A. 1:1
B. 1:2
C. 2: 1
D. 3:1
E. 3:2
Pembahasan
Este cunoscut :
Numărul inițial de spire (N) = 1
Numărul final de spire (N) = 2
Rata inițială de modificare a fluxului (ΔØ)B / Δt) = rata finală de variație a fluxului (ΔØB /Δt)
Întrebat Compararea EMF-ului indus inițial și final
Jawab :
Formula legii inducției a lui Faraday :
E = -N (ΔØB /Δt)
Descriere: E = forța electromotoare indusă, N = numărul de spire, ΔØB / Δt = rata de variație a fluxului
Compararea EMF-ului indus inițial și final :
Început E : Sfârșit E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
1: 2
Răspunsul corect este B.
5. În condiția inițială (1), fluxul magnetic se modifică cu 5 Wb în 2 secunde într-o bobină cu 20 de spire. În condiția (2), aceeași modificare a fluxului durează 8 secunde. Raportul dintre câmpul electromotor indus în condițiile (1) și (2) este…
A. 1:1
B. 2:1
C. 3: 1
D. 4:1
E. 4:3
Pembahasan
Este cunoscut :
Rata de variație a fluxului (ΔØ)B / Δt) inițial = 5/2
Rata de variație a fluxului (ΔØ)B / Δt) sfârșit = 5/8
Număr de spire (N) = 20
Întrebat Compararea EMF-ului indus inițial și final
Jawab :
Început E : Sfârșit E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
20 (5/2) : 20 (5/8)
5/2: 5/8
1/1 : 1/4
4: 1
Răspunsul corect este D.
6. Fluxul magnetic al primei bobine are 200 de spire și se modifică cu 0,06 Wb în 0,4 s. În a doua bobină, fluxul magnetic se modifică cu 0,08 Wb în 0,2 s. Dacă numărul de spire din a doua bobină este înlocuit cu jumătate din numărul de spire din prima bobină, atunci raportul dintre puterea electromotoare indusă în prima și a doua bobină este...
A. 2:3
B. 3:1
C. 3: 4
D. 3:5
E. 3:8
Pembahasan
Este cunoscut :
Rata de variație a fluxului (ΔØ)B / Δt) inițial = 0,06/0,4
Numărul inițial de spire (N) = 200
Rata de variație a fluxului (ΔØ)B / Δt) sfârșit = 0,08/0,2
Numărul final de spire (N) = 100
Întrebat Compararea EMF-ului indus inițial și final
Jawab :
Început E : Sfârșit E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
200 (0,06/0,4) : 100 (0,08/0,2)
2 (0,15) : 1 (0,4)
0,3: 0,4
3: 4
7. Printre următorii factori:
(1) Numărul de spire ale bobinei
(2) Rata de variație a fluxului magnetic
(3) Direcția câmpului magnetic
Ceea ce crește EMF-ul indus este….
A. (1), (2) și (3)
B. Doar (1) și (2)
Doar (1) și (3)
D. (1) doar
Numai E. (2)
Pembahasan
EMF este prescurtarea de la Forța Electromotoare. Cu alte cuvinte, EMF este o sursă de curent electric, cum ar fi o baterie etc. Pe baza experimentelor efectuate de Faraday, s-a descoperit că, deși un câmp magnetic constant nu poate produce curent electric, un câmp magnetic variabil poate produce curent electric. Acest curent electric rezultat se numește curent indus.
Factorii care influențează câmpul electromotor indus pot fi determinați folosind legea inducției a lui Faraday, care este exprimată matematic prin formula:
Semnul negativ din formula de mai sus explică faptul că direcția câmpului magnetic produs de curentul indus este întotdeauna opusă direcției câmpului magnetic care produce curentul indus.
Informație :
N = numărul de spire ale bobinei, B = câmpul magnetic, A = aria suprafeței buclei, θ = unghiul dintre câmpul magnetic (B) și linia perpendiculară pe suprafața bobinei (A).
Dacă B este perpendicular pe suprafața bobinei, atunci θ = 0 °, astfel încât Φ B = BA cos 0 ° = BA (1) = B A.
Dacă B este paralel cu suprafața bobinei, atunci θ = 90 ° , astfel încât Φ B = BA cos 9 0 ° = BA (0) = 0.
Pe baza formulei de mai sus, se concluzionează că ceea ce crește EMF-ul indus este numărul de spire ale bobinei (N), rata de variație a fluxului magnetic și direcția câmpului magnetic (θ ).
Răspunsul corect este A.
8. Printre următorii factori:
(1) numărul de spire ale bobinei
(2) rata de variație a fluxului magnetic
(3) obstacole externe
Ceea ce influențează câmpul electromotor indus în bobină este….
A. (1) și (3)
B. (1) și (2)
Numai C. (2)
D. (2) și (3)
Numai E. (3)
Pembahasan
Răspunsul corect este B.
9. Priviți următoarea imagine! Dacă un curent electric I trece prin firul AB, atunci direcția forței magnetice resimțite de firul AB este...
A. Spre B
B. La stânga
C. La dreapta
D. Perpendiculară pe planul hârtiei
E. Perpendiculară pe planul hârtiei
Pembahasan
Este cunoscut :
Direcția curentului electric = de la A la B (în jos)
Direcția câmpului magnetic = polul nord către polul sud al magnetului (spre dreapta)
Întrebat Direcția forței magnetice
Jawab :
Regula mâinii drepte
Întindeți mâna dreaptă, îndreptați degetul mare și închideți celelalte patru degete. Aranjați cele patru degete astfel încât să indice în direcția câmpului magnetic (B). dan Degetul mare indică direcția de deplasare a sarcinii (v). Dacă sarcina electrică este pozitivă, palma mâinii drepte este orientată spre direcția forței magnetice (F). Dacă sarcina este negativă, dosul mâinii drepte este orientat spre direcția forței magnetice (F).
Direcția curentului electric convențional, ca în problema de mai sus, este aceeași cu direcția unei sarcini electrice pozitive. Aplicând regula mâinii drepte, direcția forței magnetice este perpendiculară pe planul hârtiei sau spre ochiul cititorului.
Răspunsul corect este E.
10. Un fir drept prin care trece un curent I este plasat între doi poli magnetici, așa cum se arată în figură. Direcția forței magnetice asupra firului este în aceeași direcție ca și...
A. Axa z pozitivă
B. Axa z negativă
C. Axa y pozitivă
D. Axa y negativă
E. Axa x pozitivă
Pembahasan
Este cunoscut :
Direcția curentului electric = spre stânga
Direcția câmpului magnetic = nord spre sud (în sus)
Întrebat Direcția forței magnetice
Jawab :
Dacă se aplică regula mâinii drepte, direcția forței magnetice este perpendiculară pe planul hârtiei sau în direcția opusă ochiului cititorului sau în direcția axei z negative.
Răspunsul corect este B.
Sursa întrebării:
Întrebări de fizică pentru examenul național de liceu/liceu vocațional
