Δευτέρα, 26 Απριλίου 2010

Κλείσιμο και άνοιγμα του διακόπτη σε κύκλωμα με πηνίο.

Στο κύκλωμα του διπλανού σχήματος βλέπετε μια ηλεκτρική πηγή χωρίς εσωτερική αντίσταση, που τροφοδοτεί δύο κλάδους παράλληλους. Ο ένας περιλαμβάνει ένα λαμπτήρα που φωτοβολεί και ο άλλος ένα ιδανικό πηνίο και έναν αντιστάτη σε σειρά.
α) Μόλις κλείσουμε το διακόπτη:
i)   Ο κλάδος ΑΓ διαρρέεται από ρεύμα με φορά από το ΑΓ που η αρχική του τιμή είναι Ε/R.
ii)  Ο λαμπτήρας διαρρέεται από ρεύμα σταθερής έντασης.
iii)  Στο πηνίο αναπτύσσεται ΗΕΔ από αυτεπαγωγή με αρνητικό πόλο το άκρο Α.
iv)  Η τελική διαφορά δυναμικού στα άκρα του αντιστάτη R είναι μικρότερη από Ε.
β)  Αφήνουμε για αρκετό χρόνο κλειστό το διακόπτη και αφού σταθεροποιηθεί η ένταση του ρεύματος σε μια στιγμή, έστω t=0, ανοίγουμε το διακόπτη δ.
i) Ο λαμπτήρας θα σβήσει αμέσως.
ii) Το πηνίο διαρρέεται από σταθερό ρεύμα με φορά από το ΑΓ.
iii) Η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου του πηνίου μετατρέπεται εξολοκλήρου σε θερμότητα πάνω στον αντιστάτη R.
iv) Η αρχική ΗΕΔ από αυτεπαγωγή που αναπτύσσεται στο πηνίο είναι ίση με:
Εαυτ= Ε·(R+RΛ)/R
Ποια πρόταση είναι σωστή σε κάθε υποερώτημα;

Σάββατο, 24 Απριλίου 2010

Η λάμπα που φωτοβολεί για λίγο έντονα, με το άνοιγμα του διακόπτη, εξ αιτίας της ΗΕΔ αυτεπαγωγής.

(Με στόχο την πειραματική επιβεβαίωση (ποιοτικά)των ασκήσεων αυτεπαγωγής του Διονύση - μην ξεχνάμε χρειάζεται η αυτεπαγωγή στην Γ Λυκείου στο κύκλωμα LC-)
Σε ένα συνηθισμένο κύκλωμα που αποτελείται από μπαταρία, λαμπάκι, διακόπτη και ροοστάτη, συνδέουμε παράλληλα στο λαμπάκι ένα πηνίο 300 σπειρών τοποθετημένο στον κλειστό σιδερένιο πυρήνα ώστε να έχουμε αυξημένο συντελεστή αυτεπαγωγής L.
Με το ροοστάτη ρυθμίζουμε ώστε το λαμπάκι να φωτοβολεί αμυδρά. Το πηνίο διαρρέεται από ρεύμα Ιπ, και επομένως αποθηκεύεται σ' αυτό ενέργεια μαγνητικού πεδίου. Ανοίγουμε τον διακόπτη. Η μπαταρία παύει να τροφοδοτεί με ενέργεια. Θα περίμενε κανείς να σβήσει ακαριαία το λαμπάκι.
Και όμως για λίγο το λαμπάκι φωτοβολεί έντονα. Στα άκρα του πηνίου εμφανίζεται ΗΕΔ αυτεπαγωγής (λόγω της απότομης ελάττωσης του ρεύματος Ιπ) και έτσι τροφοδοτεί, για ελάχιστο χρονικό διάστημα, το λαμπάκι με ενέργεια από την αποθηκευμένη στο πηνίο ενέργεια μαγνητικού πεδίου.
Στην παρουσίαση (αν κατεβεί - download) αφού προηγηθεί εγγραφή στο slideshare) τα λόγια στην οθόνη πέφτουν διαδοχικά, and this is ... all the money.

Πέμπτη, 22 Απριλίου 2010

Αυτεπαγωγή κατά το άνοιγμα του διακόπτη.

Για το κύκλωμα του σχήματος δίνονται R1=4Ω, R2= 10Ω, L=0,2Η, ενώ η πηγή έχει Ε=20V και εσωτερική αντίσταση r=0 και ο διακόπτης δ κλείνει για t=0.
Αφού σταθεροποιηθεί η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο την χρονική στιγμή t1=5s, ανοίγουμε τον διακόπτη.
α)  Ποια η ένταση του ρεύματος που διαρρέει κάθε κλάδο του κυκλώματος λίγο πριν το άνοιγμα του διακόπτη;
β)  Βρείτε την ΗΕΔ από αυτεπαγωγή που αναπτύσσεται στο πηνίο αμέσως μετά το άνοιγμα του διακόπτη.
γ)  Ποιος ο ρυθμός μεταβολής της ενέργειας του μαγνητικού πεδίου του πηνίου αμέσως μετά το άνοιγμα του διακόπτη;
δ)  Να κάνετε το διάγραμμα της τάσης στα άκρα του αντιστάτη R2 (ποιοτικό διάγραμμα).

Αυτεπαγωγή κατά το κλείσιμο του διακόπτη.

Για το κύκλωμα του σχήματος δίνονται R1=10Ω, R2= 10Ω, L=0,2Η, ενώ η πηγή έχει Ε=84V και εσωτερική αντίσταση r=2Ω και ο διακόπτης δ είναι ανοικτός.
Σε μια στιγμή t=0 κλείνουμε τον διακόπτη δ. Αμέσως μετά το κλείσιμο του διακόπτη:
i)   Ποια η ένταση του ρεύματος που διαρρέει κάθε κλάδο του κυκλώματος;
ii)  Πόση είναι η πολική τάση της πηγής και ποια η τάση στα άκρα του πηνίου;
iii) Με ποιο ρυθμό αυξάνεται το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο;
iv)  Πόση ενέργεια τελικά αποθηκεύεται στο πηνίο;

Πέμπτη, 15 Απριλίου 2010

Ένα test Ηλεκτρομαγνητισμού

1)  Ένας ευθύγραμμος αγωγός είναι κάθετος στο επίπεδο της σελίδας και διαρρέεται από ρεύμα με φορά προς τα κάτω, όπως στο σχήμα.
i)   Να σχεδιάστε την ένταση του μαγνητικού πεδίου που δημιουργεί στα σημεία Α και Γ.
ii)  Σε ποιο σημείο η ένταση του πεδίου  είναι μεγαλύτερη και γιατί;

2)  Ένας μαγνήτης κινείται κατακόρυφα πλησιάζοντας ένα οριζόντιο μεταλλικό δακτυλίδι, οπότε παρατηρούμε ότι το δακτυλίδι διαρρέεται από ρεύμα, όπως στο σχήμα.
i)  Να εξηγείστε ΑΝΑΛΥΤΙΚΑ γιατί το δακτυλίδι διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα.
ii)  Η τιμή της έντασης του ρεύματος εξαρτάται από την ταχύτητα υ του μαγνήτη. Πώς ερμηνεύεται αυτό;
iii)  Να δικαιολογήστε τη φορά της έντασης του ρεύματος στο δακτυλίδι.

Μονάδες (4+4)+(5+3+4)=20

Τρίτη, 13 Απριλίου 2010

Γραπτή εξέταση στο Ηλεκτρικό και Μαγνητικό πεδίο

Ένα πρωτόνιο με μάζα mp και φορτίο qp =+e και ένα σωμάτιο α, (πυρήνας ), με μάζα ma =4mp και φορτίο qa =2e, βρίσκονται σε ηρεμία και σε απόσταση d μεταξύ τους. Κάποια στιγμή τα σωματίδια αφήνονται ελεύθερα να κινηθούν υπό την επίδραση μόνο της μεταξύ τους ηλεκτρικής αλληλεπίδρασης.
Α) Να περιγραφεί το είδος της κίνησης που θα εκτελέσει το κάθε σωματίδιο και να βρεθεί η σχέση που συνδέει τις ταχύτητές τους κάθε χρονική στιγμή.
Β) Ποιες ενεργειακές μετατροπές πραγματοποιούνται και ποια η μέγιστη ταχύτητα που θα αποκτήσει το σωμάτιο α;
Δίνονται: η σταθερά Κc , η μάζα του πρωτονίου mp , το στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο e και η αρχική απόσταση d.

Συνέχεια

Παρασκευή, 9 Απριλίου 2010

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΞΑΝΘΟΠΟΥΛΟΥ 2010


Δείτε αναλυτικά τα θέματα:

Οριζόντια κίνηση αγωγού σε ΟΜΠ.

Ο αγωγός ΑΓ, μήκους ℓ=1m και μάζας 2kg εκτοξεύεται οριζόντια με αρχική ταχύτητα υ0=10m/s, όπως στο σχήμα, όπου Β=2Τ και R=3Ω.
i)  Να εξηγήσετε γιατί ο αγωγός επιβραδύνεται.
ii) Κάποια στιγμή η κινητική ενέργεια του αγωγού είναι ίση με 36J. Για την στιγμή αυτή:
α)  Ποια η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα και ποια η ισχύς της δύναμης Laplace;
β) Με ποιο ρυθμό παράγεται θερμότητα στον αντιστάτη R;
iii) Πόση συνολικά θερμότητα θα παραχθεί πάνω στον αντιστάτη;

Πτώση αγωγού σε ΟΜΠ.

Ο αγωγός ΚΛ έχει μάζα 2kg, αφήνεται να κινηθεί κατακόρυφα, όπως στο σχήμα. Δίνεται g=10m/s2.
Α) Να σχεδιάστε την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό ΚΛ και την δύναμη που δέχεται από το μαγνητικό πεδίο.
Β) Τη στιγμή που ο αγωγός έχει κατέβει κατά h=1m, έχει ταχύτητα 4m/s. Για το χρονικό διάστημα που μεσολάβησε:
i) Πόσο μειώθηκε η δυναμική ενέργεια του αγωγού;
ii) Βρείτε το έργο της δύναμης  Laplace. Τι ενεργειακή μετατροπή εκφράζει;
iii) Πόση θερμότητα έχει παραχθεί πάνω στον αντιστάτη R;