Amperov zakon za elektromagnetno sevanje, ki ga inducira transformator

Primeri vprašanj in formul za Amperov zakon transformatorsko inducirane elektromotorne sile

Amperov zakon

1. Po H.C. Oerstedu električni tok ustvarja magnetno polje. Če razvijemo to teorijo, tuljava, ki prenaša električni tok, ustvarja tudi magnetno polje. Tuljava, ki pri prenašanju električnega toka ustvarja magnetno polje, podobno tistemu, ki ga proizvaja paličasti magnet, je ...

A. toroid
B. solenoid
C. spiralna žica
D. pravokotna tuljava

Razprava

Palični magnet ima dva pola: severni in južni pol. Magnetno polje, ki ga ustvarja paličasti magnet, predstavljajo linije magnetnega polja, ki izvirajo iz severnega pola in vstopajo v južni pol.
Magnetno polje, ki ga ustvarja paličasti magnet, je podobno magnetnemu polju, ki ga ustvarja solenoid, kot je prikazano na sliki ob strani.
Solenoid je dolga tuljava žice z veliko zavoji. Spodnja slika prikazuje primer izdelave magneta z ovijanjem tuljave žice, okoli katere teče električni tok. Smer magnetnih polov lahko določimo z uporabo pravila desne roke.
Iztegnite desno roko tako, da je dlan obrnjena proti vašemu obrazu. Iztegnite palec in preostale štiri prste upognite naprej proti obrazu. Smer upogibanja štirih prstov ustreza smeri toka v tuljavi, palec pa kaže proti severnemu polu magnetnega polja. Palec kaže proti osi N, zato N predstavlja severni pol magneta, M pa južni pol magneta.
Pravilen odgovor je B.

Toroid

2. Magnetno polje, ki ga ustvarja toroid, po katerem teče električni tok, ima smer….

A. pravokotno na ravnino toroida
B. krožni
C. naprej in nazaj
D. odvisno od časa

Razprava
Toroid je krožni solenoid, zato ima magnetno polje, ki ga ustvarja toroid, po pravilu desne roke krožno smer.
Pravilen odgovor je B.

Inducirana elektromagnetna sila

3. Če magnet premaknemo v tuljavo, se med koncema tuljave pojavi inducirana elektromotorna sila. Ta dogodek povzroči ...
A. Pride do spremembe smeri magnetnega polja, ki prereže tuljavo.
B. pride do spremembe magnetnih polov, ki prerežejo tuljavo
C. Spremeni se število magnetnih silnic, ki prerežejo tuljavo.
D. zmanjša se število magnetnih silnic, ki prerežejo tuljavo
Razprava
Inducirano elektromotorno silo povzroča spreminjajoče se magnetno polje. Velikost inducirane elektromotorne sile ni odvisna od hitrosti spremembe magnetnega polja, temveč od hitrosti spremembe magnetnega pretoka. Magnetni pretok je število linij magnetnega polja, ki potekajo skozi tuljavo. Matematična formula za magnetni pretok je Φ_B = BA cos θ. Če so linije magnetnega polja pravokotne na površino tuljave, potem je kot med linijami magnetnega polja in normalno črto 0_o, kjer je kosinus enak 0_o = 1. Če so linije magnetnega polja vzporedne s površino tuljave, potem je kot, ki ga tvorijo, 90^o, kjer je kosinus enak 90^o = 0. Torej ima magnetni pretok minimalno vrednost, ko so linije magnetnega polja vzporedne s površino tuljave, in maksimalno vrednost, ko so linije magnetnega polja pravokotne na površino tuljave.
Velikost inducirane elektromotorne sile se izračuna z uporabo formule Faradayevega zakona indukcije:

Negativni predznak pomeni, da inducirana elektromotorna sila ustvarja električni tok v nasprotni smeri od izvora spremembe pretoka. Ta trditev se imenuje Lenzov zakon.
Pravilen odgovor je C.

4. Inducirana elektromotorna sila, ki se pojavi v tuljavi, se s časom linearno povečuje. Če površina tuljave ostane konstantna in je magnetno polje pravokotno na površino tuljave, je možni graf magnetnega polja za ta pogoj….

Razprava
Velikost inducirane elektromotorne sile se izračuna z uporabo formule Faradayevega zakona indukcije:

Če je električno polje pravokotno na površino tuljave, potem:

Informacije:

Če je magnetno polje pravokotno na površino tuljave, je formula za magnetni pretok:

B = magnetno polje, A = površina tuljave.
Površina tuljave ima fiksno vrednost in magnetno polje je pravokotno na površino tuljave, zato ima fiksno vrednost.
Na podlagi zgornje formule lahko sklepamo, da na vrednost inducirane elektromotorne sile vpliva hitrost spremembe fluksa, če je hitrost spremembe fluksa večja, potem je inducirana elektromotorna sila večja.
Pravilen odgovor je B.

transformator

5. Bodite pozorni na naslednjo izjavo!
1. Število primarnih navitij je manjše od števila sekundarnih navitij
2. Primarna napetost je večja od sekundarne napetosti
3. Primarni tok je večji od sekundarnega toka
4. Primarna moč je manjša od sekundarne moči
Izjava, ki ustreza značilnostim stopenjskega transformatorja, je….
A. trditvi 1 in 2
B. trditvi 1 in 3
C. trditvi 2 in 3
D. trditvi 2 in 4
Razprava
Transformator je naprava za spreminjanje napetosti izmeničnega toka (AC). Obstajata dve vrsti transformatorjev: zvečevalni transformatorji in zniževalni transformatorji. Zvišovalni transformatorji zvišujejo napetost, zniževalni transformatorji pa jo znižujejo.
Povečevalni transformator deluje tako, da poveča napetost, tako da so njegove značilnosti:
1. Primarna napetost je manjša, sekundarna napetost je večja
2. Primarni električni tok je večji, sekundarni električni tok je manjši
3. Število primarnih zavojev je manjše, število sekundarnih zavojev pa večje

Značilnosti znižalnega transformatorja delujejo za zmanjšanje napetosti, tako da so značilnosti:
1. Primarna napetost je večja, sekundarna napetost je manjša
2. Primarni električni tok je manjši, sekundarni električni tok je večji
2. Število primarnih zavojev je večje, število sekundarnih zavojev pa manjše.

Električna moč je električna energija, porabljena v določenem časovnem intervalu. Energija se ohrani, zato se ohrani tudi moč. Zato je električna energija v primarni tuljavi enaka električni energiji v sekundarni tuljavi, prav tako pa tudi električna moč.
Formula za električno moč:
P = VI
Opis: P = električna moč, V = električna napetost, I = električni tok
Konstantna moč, torej na podlagi te formule sklepamo, da če je električna napetost velika, je električni tok majhen, tako da ima produkt električne napetosti in električnega toka konstantno vrednost.
Pravilen odgovor je B.