Διαγώνισμα ηλεκτρομαγνητισμού για τη β΄λυκείου (Φυσική Γενικής Παιδείας)

• Δείτε το διαγώνισμα

diag_b_gen_2_3chapters.pdf

• και τις λύσεις εδώ

lyseis_diag_blyk_gen_ch2_30001.pdf

Μαγνητικό πεδίο δύο ευθύγραμμων παράλληλων ρευματοφόρων αγωγών

• Δύο παράλληλοι ρευματοφόροι αγωγοί δημιουργούν στο χώρο που τους περιβάλλει μαγνητικό πεδίο. Ποιά από τις πιο κάτω προτάσεις είναι σωστή:

α)το μαγνητικό πεδίο είναι δυνατόν να μηδενιστεί στο χώρο μεταξύ των αγωγών μόνο όταν τα ρεύματα είναι ομόρροπα

β)το μαγνητικό πεδίο είναι δυνατόν να μηδενιστεί στο χώρο μεταξύ των αγωγών μόνο όταν τα ρεύματα είναι είναι αντίρροπα

Λύση

Στο σχήμα στις θέσεις Α και C είναι τοποθετημένοι δύο ευθύγραμμοι ρευματοφόροι αγωγοί με διευθύνσεις κάθετες στο επίπεδο του σχήματος. Οι ) αγωγοί διαρρέονται από αντίρροπα ρεύματα (στο Α προς τα έξω ενώ στο C προς τα μέσα) Οι κύκλοι με κέντρα τις θέσεις των δύο αγωγών , παριστάνουν δυναμικές γραμμές διερχόμενες από το σημείο Σ που βρίσκεται στο χώρο μεταξύ τους. Αφού προσδιορίσουμε με το κανόνα του δεξιού χεριού τη φορά των δυναμικών γραμμών, σχεδιάζουμε τις εντάσεις στο σημείο Σ και διαπιστώνουμε ότι :όταν τα ρεύματα είναι αντίρροπα στο χώρο μεταξύ τους δημιουργούν μαγνητικά πεδία των οποίων οι εντάσεις είναι ομόρροπα διανύσματα οπότε δεν είναι δυνατόν η συνισταμένη τους να είναι μηδέν.

ι

τι ρόλο παίζουν οι μαγνήτες στην ηλεκτρική κιθάρα μου;

Σε πρώτη άποψη η ηλεκτρική κιθάρα διαφέρει από την ακουστική καθώς το σώμα της είναι συμπαγές και οι χορδές της μεταλλικές.Ο ήχος που παράγεται από την ταλάντωση της χορδής είναι ασθενικός. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η σύνδεση της κιθάρας με τον ενισχυτή.

Για την παραγωγή του ήχου οι μεταλλικές χορδές πάλλονται εντός του μαγνητικού πεδίου που δημιουργούν οι μαγνήτες που είναι κάτω από τις χορδές. Οι μαγνήτες αυτοί περιβάλλονται από σωληνοειδή όπως στο σχήμα (περίπου 7000 σπείρες το καθένα). Καθώς πάλλεται η χορδή εντός του μαγνητικού πεδίου, μεταβάλλεται η μαγνητική ροή που διασχίζει την επιφάνεια των σπειρών των πηνίων με αποτέλεσμα να επάγεται σε αυτά μικρής έντασης ηλεκτρικό ρεύμα το οποίο αποτελεί το ηλεκτρικό σήμα (βλέπε σχήμα)

Το παραγόμενο ηλεκτρικό σήμα διέρχεται πρώτα μέσα από να απλό κύκλωμα για το φιλτράρισμα των άχρηστων συχνοτήτων (θόρυβος) και στη συνέχεια οδηγείται στον ενισχυτή.

Το κύκλωμα που παρεμβάλλεται είναι κάπως έτσι:

Το πάνω κομμάτι του κυκλώματος αποτελείται από το πηνίο , έναν πυκνωτή (περί 0.02F) και μια μεταβλητή αντίσταση R1 (περί τα 500ΚΩ μέγιστη τιμή). Το κύκλωμα αυτό αποτελεί ένα φίλτρο συχνοτήτων. Μεταβάλλοντας τη τιμή της αντίστασης R1 διαμορφώνουμε ποιές είναι οι συχνότητες που θα αποκοπούν (διαμόρφωση τόνου).

Η μεταβλητή αντίσταση R2 καθορίζει το πλάτος του σήματος και κατά συνέπεια διαμορφώνει ουσιαστικά την ένταση του σήματος που οδηγείται στον ενισχυτή.

Δύναμη από ηλεκτρικό πεδίο /Δύναμη από μαγνητικό πεδίο (σύγκριση)

1. το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί δύναμη και σε κινούμενο αλλά και σε ακίνητο φορτίο. Το μαγνητικό όχι σε ακίνητο φορτίο
2. το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί δύναμη σε ένα φορτίο ακόμα και όταν αυτό έχει ταχύτητα με διευθυνση παράλληλη στο διάνυσμα της έντασής του. Το μαγνητικό πεδίο δεν ασκεί δύναμη σε φορτίο που έχει ταχύτητα παράλληλη στο διάνυσμα της έντασης
3. Το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί δύναμη που έχει διεύθυνση ίδια με το διάνυσμα της έντασης , ενώ το μαγνητικό πεδίο ασκεί δύναμη που έχει διεύθυνση κάθετη τόσο στο διάνυσμα της έντασης όσο και στο διάνυσμα της ταχύτητας του φορτισμένου σωματίου
4. Το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί στο φορτίο δύναμη που μπορεί να αυξήσει τη κινητική ενέργεια του φορτίου , κατά συνέπεια να αυξήσει το μέτρο της ταχύτητας του φορτισμένου σωματίου.Το μαγνητικό πεδίο όμως δεν μπορεί να αυξήσει τη κινητική ενέργεια ενός σωματίου , παρά μόνο να μεταβάλει τη κατεύθυνση της ταχύτητάς του.
5. Η δύναμη από το ηλεκτρικό πεδίο είναι ανεξάρτητη της ταχύτητας του φορτισμένου σωματίου , ενώ η δύναμη από το μαγνητικό πεδίο εξαρτάται τόσο από το μέτρο όσο και από τη κατεύθυνση της ταχύτητας του φορτισμένου σωματίου.
6. τυπολόγιο: Fηλ=Eq Fμ=Buqημθ

Φύλλο εργασίας 1:Κίνηματική σε ομογενές ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο

Το παρακάτω φύλλο εργασίας αναφέρεται στη προσομοίωση 3 που θα βρείτε ακολουθώντας τους συνδέσμους αυτής εδώ της σελίδας: www.depymak.ning.com κάτω από τη καρτέλα προσομοιώσεις στη κατηγορία "με σύνδεση"
1. Να διαμορφώσετε έναν δίστηλο πίνακα όπου να αναγράφονται οι διαφορές μεταξύ της δύναμης που ασκεί το ηλεκτρικό πεδίο και της δύναμης που ασκεί το μαγνητικό πεδίο. Για παράδειγμα :το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί δύναμη και σε κινούμενο και σε ακίνητο φορτίο , ενώ το μαγνητικό ασκεί δύναμη μόνο σε κινούμενο φορτίο...
2.ποιές είναι οι δυνατές κινήσεις που μπορεί να κάνει ένα φορτίο εντός μαγνητικού πεδίου; Υπό ποιές προυποθέσεις πραγματοποιείται η κάθε μια;
3. ποιες είναι οι δυνατές κινήσεις φορτίου εντός ηλεκτρικού πεδίου; Υπό ποιές προυποθέσεις πραγματοποιείται η κάθε μιά;
4. Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο ηρεμεί στην αρχή των αξόνων, σε ποιόν άξονα θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;
5. Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς μαγνητικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο ηρεμεί στην αρχή των αξόνων, σε ποιόν άξονα θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;
6. Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο βρίσκεται στην αρχή των αξόνων, έχοντας ταχύτητα u0 παράλληλη στον άξονα x'x ,σε ποιόν άξονα θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;
7.Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς μαγνητικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο βρίσκεται στην αρχή των αξόνων, έχοντας ταχύτητα u0 παράλληλη στον άξονα x'x ,σε ποιόν άξονα θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;
8.Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο βρίσκεται στην αρχή των αξόνων, έχοντας ταχύτητα u0 παράλληλη στον άξονα z'z ,σε ποιό επίπεδο θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο; Ποιο είναι το είδος της τροχιάς που διαγραφεί;
Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς μαγνητικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο βρίσκεται στην αρχή των αξόνων, έχοντας ταχύτητα u0 παράλληλη στον άξονα z'z ,σε ποιό επίπεδο θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;Ποιο είναι το είδος της τροχιάς που θα διαγραφεί;