Exempelfrågor och formler för Amperes lag för transformatorinducerad elektromagnetisk kraft
Amperes lag
1. Enligt H.C. Oersted producerar en elektrisk ström ett magnetfält. Genom att utveckla denna teori producerar en spole som bär elektrisk ström också ett magnetfält. En spole som, när den bär elektrisk ström, producerar ett magnetfält som liknar det som produceras av en stavmagnet är...
A. toroid
B. solenoid
C. spiraltråd
D. rektangulär spole
Diskussion
En stavmagnet har två poler: en nordpol och en sydpol. Magnetfältet som genereras av en stavmagnet representeras av magnetfältlinjer, som utgår från nordpolen och går in i sydpolen.
Magnetfältet som genereras av en stavmagnet liknar det magnetfält som genereras av en solenoid, som på bilden på sidan.
En solenoid är en lång trådspiral med många varv. Bilden nedan visar ett exempel på hur man tillverkar en magnet genom att linda en trådspiral som bär en elektrisk ström runt sig. De magnetiska polernas riktning kan bestämmas med hjälp av högerhandsregeln.
Sträck ut din högra hand och placera den så att handflatan är vänd mot ditt ansikte. Sträck ut din tumme och böj de andra fyra fingrarna framåt mot ditt ansikte. Riktningen på böjningarna av de fyra fingrarna motsvarar strömmens riktning i spolen, medan tummen pekar mot magnetfältets nordpol. Tummen pekar mot N-axeln, så N representerar magnetens nordpol och M representerar magnetens sydpol.
Det rätta svaret är B.
Toroid
2. Magnetfältet som skapas av en toroid som bär en elektrisk ström har en riktning….
A. vinkelrätt mot toroidens plan
B. cirkulär
C. fram och tillbaka
D. beror på tid
Diskussion
En toroid är en cirkulär solenoid, så med högerhandsregeln har magnetfältet som genereras av toroiden en cirkulär riktning.
Det rätta svaret är B.
Inducerad EMF
3. Om en magnet förs in i en spole, kommer en inducerad elektromotorisk kraft att uppstå mellan spolens ändar. Denna händelse orsakas av...
A. Det sker en förändring i riktningen på magnetfältet som skär spolen.
B. det sker en förändring i de magnetiska polerna som skär spolen
C. Det sker en förändring i antalet magnetiska kraftlinjer som skär spolen.
D. det sker en minskning av antalet magnetiska kraftlinjer som skär spolen
Diskussion
Inducerad elektromotorisk kraft produceras av ett föränderligt magnetfält. Storleken på den inducerade elektromotoriska kraften beror inte på magnetfältets förändringshastighet utan på magnetflödets förändringshastighet. Magnetiskt flöde är antalet magnetfältlinjer som passerar genom en spole. Den matematiska formeln för magnetiskt flöde är ΦB = BA cos θ. Om magnetfältlinjerna är vinkelräta mot spolens yta, är vinkeln som bildas mellan magnetfältlinjerna och normallinjen 0o, där cosinus är 0o = 1. Om magnetfältlinjerna är parallella med spolens yta är den bildade vinkeln 90o, där cosinus är 90o = 0. Så magnetflödet har ett minimivärde när magnetfältlinjerna är parallella med spolens yta och ett maximivärde när magnetfältlinjerna är vinkelräta mot spolens yta.
Storleken på den inducerade elektromagnetiska kraften beräknas med hjälp av Faradays induktionslags formel:
Det negativa tecknet indikerar att den inducerade elektromotoriska kraften genererar en elektrisk ström i motsatt riktning mot flödesförändringens ursprung. Detta påstående kallas Lenz lag.
Det rätta svaret är C.
4. Den inducerade elektromagnetiska kraften som uppstår i en spole ökar linjärt med tiden. Om spolens yta förblir konstant och magnetfältet är vinkelrätt mot spolens yta, då är den möjliga magnetfältsgrafen för detta tillstånd….
Diskussion
Storleken på den inducerade elektromagnetiska kraften beräknas med hjälp av Faradays induktionslags formel:
Om det elektriska fältet är vinkelrätt mot spolens yta, då:
Sammanfattning:
Om magnetfältet är vinkelrätt mot spolens yta är formeln för magnetflödet:
B = magnetfält, A = spolens yta.
Spolens yta har ett fast värde och magnetfältet är vinkelrätt mot spolens yta, så den har ett fast värde.
Så baserat på formeln ovan kan man dra slutsatsen att det som påverkar värdet på den inducerade elektromagnetiska kraften är flödesförändringshastigheten. Om flödesförändringshastigheten är större så är den inducerade elektromagnetiska kraften större.
Det rätta svaret är B.
transformator
5. Var uppmärksam på följande påstående!
1. Antalet primärlindningar är mindre än antalet sekundärlindningar
2. Primärspänningen är större än sekundärspänningen
3. Primärströmmen är större än sekundärströmmen
4. Primäreffekten är mindre än sekundäreffekten
Påståendet som motsvarar egenskaperna hos en upptransformator är….
A. påståendena 1 och 2
B. påståendena 1 och 3
C. påståendena 2 och 3
D. påståendena 2 och 4
Diskussion
En transformator är en anordning för att ändra spänningen i växelström (AC). Det finns två typer av transformatorer: upptransformatorer och nedtransformatorer. Upptransformatorer ökar spänningen, medan nedtransformatorer minskar spänningen.
Upptransformatorns funktion är att öka spänningen så att dess egenskaper är:
1. Primärspänningen är mindre, sekundärspänningen är större
2. Primärströmmen är större, sekundärströmmen är mindre
3. Antalet primärvarv är färre, antalet sekundärvarv är fler
Egenskaperna hos en nedtransformator fungerar för att minska spänningen så att egenskaperna är:
1. Primärspänningen är större, sekundärspänningen är mindre
2. Primärströmmen är mindre, sekundärströmmen är större
2. Antalet primärvarv är större, antalet sekundärvarv är färre.
Elektrisk effekt är den elektriska energi som används under ett specifikt tidsintervall. Energi bevaras, och därför bevaras även effekt. Därför är den elektriska energin i primärspolen lika med den elektriska energin i sekundärspolen, och detsamma gäller för elektrisk effekt.
Elkraftformel:
P = VI
Beskrivning: P = elektrisk effekt, V = elektrisk spänning, I = elektrisk ström
Konstant effekt, därför baserat på denna formel dras slutsatsen att om den elektriska spänningen är stor, så är den elektriska strömmen liten så att produkten av den elektriska spänningen och den elektriska strömmen har ett konstant värde.
Det rätta svaret är B.
