Príklady otázok a vzorcov pre Ampérov zákon indukovaného elektromotorického silového pole transformátora
Ampérov zákon
1. Podľa H.C. Oersteda elektrický prúd vytvára magnetické pole. Pri rozvíjaní tejto teórie cievka, ktorou preteká elektrický prúd, tiež vytvára magnetické pole. Cievka, ktorá pri vedení elektrického prúdu vytvára magnetické pole podobné poľu, ktoré vytvára tyčový magnet, je...
A. toroid
B. solenoid
C. špirálový drôt
D. obdĺžniková cievka
Diskusia
Tyčový magnet má dva póly: severný pól a južný pól. Magnetické pole generované tyčovým magnetom je reprezentované siločiarami magnetického poľa, ktoré vychádzajú zo severného pólu a vstupujú do južného pólu.
Magnetické pole generované tyčovým magnetom je podobné magnetickému poľu generovanému solenoidom, ako je znázornené na obrázku na boku.
Solenoid je dlhá cievka z drôtu s mnohými závitmi. Obrázok nižšie znázorňuje príklad výroby magnetu omotaním cievky z drôtu, okolo ktorej preteká elektrický prúd. Smer magnetických pólov možno určiť pomocou pravidla pravej ruky.
Natiahnite pravú ruku tak, aby dlaň smerovala k vašej tvári. Natiahnite palec a zvyšné štyri prsty ohnite dopredu smerom k tvári. Smer ohybov štyroch prstov zodpovedá smeru toku prúdu v cievke, zatiaľ čo palec ukazuje na severný pól magnetického poľa. Palec ukazuje na os N, takže N predstavuje severný pól magnetu a M predstavuje južný pól magnetu.
Správna odpoveď je B.
Toroid
2. Magnetické pole vytvorené toroidom, ktorým preteká elektrický prúd, má smer….
A. kolmá na rovinu toroidu
B. kruhový
C. tam a späť
D. závisí od času
Diskusia
Toroid je kruhový solenoid, takže podľa pravidla pravej ruky má magnetické pole generované toroidom kruhový smer.
Správna odpoveď je B.
Indukované EMF
3. Ak sa magnet vloží do cievky, medzi koncami cievky vznikne indukovaná elektromotorická sila. Tento dej je spôsobený...
A. Dochádza k zmene smeru magnetického poľa, ktorá preruší cievku.
B. dochádza k zmene magnetických pólov, ktoré prerušujú cievku
C. Dochádza k zmene počtu magnetických siločiar, ktoré pretínajú cievku.
D. dochádza k zníženiu počtu magnetických siločiar, ktoré pretínajú cievku
Diskusia
Indukovaná elektromotorická sila je vytváraná meniacim sa magnetickým poľom. Veľkosť indukovaného elektromotorického napätia nezávisí od rýchlosti zmeny magnetického poľa, ale od rýchlosti zmeny magnetického toku. Magnetický tok je počet siločiar magnetického poľa prechádzajúcich cievkou. Matematický vzorec pre magnetický tok je ΦB = BA cos θ. Ak sú siločiary magnetického poľa kolmé na povrch cievky, potom je uhol medzi siločiarami magnetického poľa a normálou 0o, kde kosínus je 0o = 1. Ak sú čiary magnetického poľa rovnobežné s povrchom cievky, potom je uhol, ktorý zvierajú, 90o, kde kosínus je 90o = 0. Magnetický tok má teda minimálnu hodnotu, keď sú siločiary magnetického poľa rovnobežné s povrchom cievky, a maximálnu hodnotu, keď sú siločiary magnetického poľa kolmé na povrch cievky.
Veľkosť indukovaného elektromotorického napätia sa vypočíta pomocou vzorca Faradayovho indukčného zákona:
Znamienko záporné znamená, že indukovaná elektromotorická sila generuje elektrický prúd v opačnom smere, ako je smer vzniku zmeny toku. Toto tvrdenie sa nazýva Lenzov zákon.
Správna odpoveď je C.
4. Indukované elektromotorické napätie, ktoré sa vyskytuje v cievke, sa lineárne zvyšuje s časom. Ak povrch cievky zostáva konštantný a magnetické pole je kolmé na povrch cievky, potom je možný graf magnetického poľa pre túto podmienku….
Diskusia
Veľkosť indukovaného elektromotorického napätia sa vypočíta pomocou vzorca Faradayovho indukčného zákona:
Ak je elektrické pole kolmé na povrch cievky, potom:
Informácie:
Ak je magnetické pole kolmé na povrch cievky, vzorec pre výpočet magnetického toku je:
B = magnetické pole, A = povrch cievky.
Povrch cievky má pevnú hodnotu a magnetické pole je kolmé na povrch cievky, takže má pevnú hodnotu.
Na základe vyššie uvedeného vzorca teda možno vyvodiť záver, že hodnotu indukovaného elektromotorického napätia ovplyvňuje rýchlosť zmeny toku. Ak je rýchlosť zmeny toku väčšia, potom je indukované elektromotorické napätie väčšie.
Správna odpoveď je B.
transformátor
5. Venujte pozornosť nasledujúcemu tvrdeniu!
1. Počet primárnych vinutí je menší ako počet sekundárnych vinutí
2. Primárne napätie je väčšie ako sekundárne napätie
3. Primárny prúd je väčší ako sekundárny prúd
4. Primárny výkon je menší ako sekundárny výkon
Výrok, ktorý zodpovedá charakteristikám zvyšujúceho transformátora, je….
A. vyhlásenia 1 a 2
B. vyhlásenia 1 a 3
C. vyhlásenia 2 a 3
D. vyhlásenia 2 a 4
Diskusia
Transformátor je zariadenie na zmenu napätia striedavého prúdu (AC). Existujú dva typy transformátorov: zvyšujúce transformátory a znižujúce transformátory. Zvyšujúce transformátory zvyšujú napätie, zatiaľ čo znižujúce transformátory ho znižujú.
Zvyšovací transformátor slúži na zvýšenie napätia, takže jeho charakteristiky sú:
1. Primárne napätie je menšie, sekundárne napätie je väčšie
2. Primárny elektrický prúd je väčší, sekundárny elektrický prúd je menší
3. Počet primárnych závitov je menší, počet sekundárnych závitov je väčší
Charakteristiky znižovacieho transformátora slúžia na zníženie napätia tak, aby boli tieto charakteristiky:
1. Primárne napätie je väčšie, sekundárne napätie je menšie
2. Primárny elektrický prúd je menší, sekundárny elektrický prúd je väčší
2. Počet primárnych závitov je väčší, počet sekundárnych závitov je menší.
Elektrická energia je elektrická energia spotrebovaná počas určitého časového intervalu. Energia sa zachováva, a preto sa zachováva aj výkon. Preto sa elektrická energia v primárnej cievke rovná elektrickej energii v sekundárnej cievke, a teda aj elektrický výkon.
Vzorec pre elektrický výkon:
P = VI
Popis: P = elektrický výkon, V = elektrické napätie, I = elektrický prúd
Konštantný výkon, preto na základe tohto vzorca sa usudzuje, že ak je elektrické napätie veľké, potom je elektrický prúd malý, takže súčin elektrického napätia a elektrického prúdu má konštantnú hodnotu.
Správna odpoveď je B.
