Fy07 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1 / 5

Samankaltaiset tiedostot
Viikkotehtävät IV, ratkaisut

1 Magneetin ympärillä on magneettikenttä Perustehtävät

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

LUKION FYSIIKKAKILPAILU avoimen sarjan vast AVOIN SARJA

( ) ( ) 14 HARJOITUSTEHTÄVIÄ SÄHKÖISET PERUSSUUREET SÄHKÖVERKON PIIRIKOMPONENTIT

7. Pyörivät sähkökoneet

Luku 27. Tavoiteet Määrittää magneettikentän aiheuttama voima o varattuun hiukkaseen o virtajohtimeen o virtasilmukkaan

S Piirianalyysi 2 2. välikoe

Magneettikenttä ja sähkökenttä

RATKAISUT: 17. Tasavirtapiirit

Intensiteettitaso ja Doplerin ilmiö

Sähkömagneettinen induktio

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

RATKAISUT: 19. Magneettikenttä

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Induktanssi ja magneettipiirit Sähkötekniikka/MV

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio

RATKAISUT: 3. Voimakuvio ja liikeyhtälö

PD-säädin PID PID-säädin

RATKAISUT: 8. Momentti ja tasapaino

Kertausosa. 2. Kuvaan merkityt kulmat ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat s ja t ovat yhdensuuntaisia, kulmat ovat yhtä suuria.

Physica 7 Opettajan OPAS 1(29)

S Piirianalyysi 2 Tentti

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Fysiikkakilpailu , avoimen sarjan vastaukset AVOIN SARJA

Kuva 8.1 Suoran virrallisen johtimen magneettikenttä (A on tarkastelupiste). /1/

12. ARKISIA SOVELLUKSIA

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 5 Laskuharjoitus 14: Indusoitunut sähkömotorinen voima ja kertausta magneettikentistä

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

Magneettikentät. Haarto & Karhunen.

Virrankuljettajat liikkuvat magneettikentässä ja sähkökentässä suoraan, kun F = F eli qv B = qe. Nyt levyn reunojen välinen jännite

S FYSIIKKA IV (ES), Koulutuskeskus Dipoli, Kevät 2003, LH2. f i C C. λ 2, m 1 cos60,0 1, m 1,2 pm. λi λi

LUKION FYSIIKKAKILPAILU , ratkaisut PERUSSARJA

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 6 Laskuharjoitus 13: Rajapintaehdot ja siirrosvirta

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

RATKAISUT: 7. Gravitaatiovoima ja heittoliike

b) Laskiessani suksilla mäkeä alas ja hypätessäni laiturilta järveen painovoima tekee työtä minulle.

Teoriaa tähän jaksoon on talvikurssin luentomonisteessa luvussa 10. Siihen on linkki sivulta

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

- Kahden suoran johtimen välinen magneettinen vuorovaikutus I 1 I 2 I 1 I 2. F= l (Ampèren laki, MAOL s. 124(119) Ampeerin määritelmä (MAOL s.

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotuksia. Tehtäväsarja I

4.3 Liikemäärän säilyminen

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

RATKAISUT: 21. Induktio

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

1 LAMMIMUURIN RAKENNE JA OMINAISUUDET 2 2 KÄYTTÖKOHTEET 2 3 MUURITYYPIT 2 4 LASKENTAOTAKSUMAT Materiaalien ominaisuudet Maanpaine 3 4.

Kertaustehtäviä. Luku 1. Physica 3 Opettajan OPAS

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

Physica 9 1. painos 1(8) 20. Varattu hiukkanen sähkö- ja magneettikentässä

S Piirianalyysi 2 Tentti

Sähköstatiikka ja magnetismi

Sinin muotoinen signaali

Jakso 8. Ampèren laki. B-kentän kenttäviivojen piirtäminen

Äänen nopeus pitkässä tangossa

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

Potentiaali ja sähkökenttä: pistevaraus. kun asetetaan V( ) = 0

Fysiikka 7 muistiinpanot

AVOIMEN SARJAN VASTAUKSET JA PISTEITYS

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

1. Oheinen kuvio esittää kolmen pyöräilijän A, B ja C paikkaa ajan funktiona.

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Kuva 1: Vaihtovirtapiiri, jossa on sarjaan kytkettynä resistanssi, kapasitanssi ja induktanssi

Kuva 1. Vastus (R), kondensaattori (C) ja käämi (L). Sinimuotoinen vaihtojännite

6. Kertaustehtävien ratkaisut

d+tv 1 S l x 2 x 1 x 3 MEI Mallintamisen perusteet Harjoitus 6, kevät 2015 Tuomas Kovanen

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 5

Sähkömagnetismi. s. 24. t syyskuuta :01. FY7 Sivu 1

FYSP1082 / K4 HELMHOLTZIN KELAT

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

gallup gallup potentiaali ja voima potentiaali ja voima potentiaali ja voima potentiaali ja voima

LUKION FYSIIKKAKILPAILU , perussarja PERUSSARJA

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Fysiikka 7. Sähkövaraukset. Varaukset. Kondensaattori. Sähkökenttä. Sähkö-opin pikakertaus. Sähkömagnetismi

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jouko Esko n85748 Juho Jaakkola n Dynaaminen Kenttäteoria GENERAATTORI.

Johdanto. 1 Teoriaa. 1.1 Sähkönjohtimen aiheuttama magneettikenttä

Magneettikenttä. Magneettikenttä on magneettisen vuorovaikutuksen vaikutusalue. Kenttäviivat: Kenttäviivojen tiheys kuvaa magneettikentän voimakkuutta

POSITIIVISEN LINSSIN POLTTOVÄLI

Elektrodynamiikan tenttitehtäviä kl 2018

TÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA

Viivakuormituksen potentiaalienergia saadaan summaamalla viivan pituuden yli

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä 2

DEE Sähkötekniikan perusteet

X 2 = k 21X 1 + U 2 s + k 02 + k 12. (s + k 02 + k 12 )U 1 + k 12 U 2. s 2 + (k 01 + k 21 + k 02 + k 12 ) s + k

Harjoitustyö, joka on jätetty tarkastettavaksi Vaasassa

KUINKA PALJON VAROISTA OSAKKEISIIN? Mika Vaihekoski, professori. Lappeenrannan teknillinen yliopisto

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

14.1 Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait R 1. I 1 I 3 liitos + - R 2. silmukka. Kuva 14.1: Liitoksen, haaran ja silmukan määrittely virtapiirissä.

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

Fysiikan valintakoe Helsingin yliopistossa v. 1984

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2010

Muuntajan toiminnasta löytyy tietoja tämän työohjeen teoriaselostuksen lisäksi esimerkiksi viitteistä [1] - [4].

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Transkriptio:

y07 Koe 8.9.05 Kuopion yeon lukio (KK) / 5 Vataa kolmeen tehtävään. Vatuken reitani on 60, käämin induktani on 0,60 H ja reitani 8 ja kondenaattorin kapaitani on 80. Komponentit ovat arjaan kytkettyinä vaihtovirtapiiriä. Jännitteen tehollinen arvo on 30 V ja taajuu 50 Hz. ake a) jännitteen ja virran välinen vaihe-ero b) virran tehollinen arvo c) kunkin komponentin aiheuttaman jännitehäviön tehollinen arvo.. Neliönmuotoien käämin pinta-ala on 00 cm ja iinä on 50 kierrota. Käämi on akeloitu vatakkaiten ivujen kekikohdita kohtiuoraan magneettikenttää vataan. Käämiä kulkee,30 A:n virta. a) ake, mikä on pienin voima, joka tarvitaan pitämään käämi paikallaan, kun käämin normaali on kohtiuoraa homogeenita magneettikenttää vataan. Magneettivuontihey on 38 mt. b) Piirrä kuvio, joa näkyvät ilmukka, magneettikenttä ja ilmukkaan vaikuttavat magneettiet voimat ja käämiä paikoillaan pitävä voima. 3. Suorakaiteen muotoinen johdinilmukka on aluki homogeenien magneettikentän reunalla kuvan ooittamalla tavalla. ake, millä nopeudella johdinilmukan pitää liikkua magneettikenttään, jotta johtimeen induoituva jännite olii 0 mv. B 45 mt 0,0 cm v 5,0 cm 4. a) Valokuva eittää vaihtojännitettä, jota yötetään R, -piiriin. Hahmottele vatuken napojen välitä jännitettä eittävä kuvaaja ja elitä kuvaajan muoto kuvaa vataavalla aikavälillä. b) Selitä Aragon koe. Opettaja demontroi. http://www.youtube.com/watch?v=hcqdkcge 5. Maapektrometri. 6. Pitkää uoraa johtimea kulkee 7,5 A:n uuruinen ähkövirta. Pieni pyöreä johdinilmukka on 5,0 m:n etäiyydellä pitkätä johtimeta kuvan ooittamalla tavalla. a) ake ilmukan läpäievä magneettivuo. Oletetaan, että ilmukan iällä magneettivuon tihey on vakio ja ilmukan kekipiteeä olevan uuruinen. b) Johtimen virta pienenee 4,5 A:iin ajaa 3,6 m. Mikä on johdinilmukkaan yntyvä induktiojännite? c) Selitä perutellen, mihin uuntaan ilmukkaan yntyvä induktiovirta kulkee. 0,0 m

y07 Koe 8.9.05 ratkaiut Kuopion yeon lukio (KK) / 5. Vatuken reitani on 60, käämin induktani on 0,60 H ja reitani 8 ja kondenaattorin kapaitani on 80. Komponentit ovat arjaan kytkettyinä vaihtovirtapiiriä. Jännitteen tehollinen arvo on 30 V ja taajuu 50 Hz. ake a) jännitteen ja virran välinen vaihe-ero b) virran tehollinen arvo c) kunkin komponentin aiheuttaman jännitehäviön tehollinen arvo. Ratkaiu a) X f π 50 Hz 0,60H 88,5Ω 90Ω X f π 50 Hz 800 6 39,8Ω 40Ω R 60 Ω 8 Ω 68 Ω X X 88,5Ω 39,8Ω tan,867, jota arctan,867 65. R 68Ω b) Z R X X 68Ω 88,5Ω 39,8Ω 63,5Ω 60Ω Z Z 30 V 63,5Ω,406A,4 A c) R R 60 Ω,4 A 84 V X 39,8Ω,4A 55,7V 56V R X 8Ω 88,5Ω,4A 64,4V 60 V. Neliönmuotoien käämin pinta-ala on 00 cm ja iinä on 50 kierrota. Käämi on akeloitu vatakkaiten ivujen kekikohdita kohtiuoraan magneettikenttää vataan. Käämiä kulkee,30 A:n virta. a) ake, mikä on pienin voima, joka tarvitaan pitämään käämi paikallaan, kun käämin normaali on kohtiuoraa homogeenita magneettikenttää vataan. Magneettivuontihey on 38 mt. b) Piirrä kuvio, joa näkyvät ilmukka, magneettikenttä ja ilmukkaan vaikuttavat magneettiet voimat ja käämiä paikoillaan pitävä voima. Ratkaiu a) A = 00 cm = 0 cm ivun pituu, illä käämi on neliön muotoinen, N = 50 =,30 A B = 38 mt

y07 Koe 8.9.05 ratkaiut Kuopion yeon lukio (KK) 3 / 5 Käämi on taapainoa, kun itä paikallaan pitävän voiman momentti on yhtä uuri kuin magneettikentän aiheuttama momentti.. Magneettikenttä vääntää käämiä momentilla M S NBA. Pienin käämin taapainoa pitävä voima aadaan, kun voima vaikuttaa käämiin etäiyydeltä pyörimiakelita. Tätä aadaan käämille taapainoehto M S M NBA joa on kyytty voima., NBA 50,30A 38mT 0,0m 0,m 0,50 N b) m käämin johtimet, joihin kohdituu magneettinen voima m B 3. Suorakaiteen muotoinen johdinilmukka on aluki homogeenien magneettikentän reunalla kuvan ooittamalla tavalla. ake, millä nopeudella johdinilmukan pitää liikkua magneettikenttään, jotta johtimeen induoituva jännite olii 0 mv. B 45 mt 0,0 cm v 5,0 cm Ratkaiu B = 45 mt

y07 Koe 8.9.05 ratkaiut Kuopion yeon lukio (KK) 4 / 5 e = 0 mv h = 0 cm A l h l h t t t hv l = ilmukan kentää etenemä matka ajan t kuluea. v = kyytty nopeu Silmukan läpäiemä magneettivuo kavaa, kun ilmukka iirtyy magneettikentän reunalta magneettikenttään, illä ilmukan liikkuea kentää oleva pinta-ala kavaa. Silmukkaan induoituu jännite, joka induktiolain mukaan on A e B Bhv t t e 0 mv v, m/ Bh 45mT 0,m 4. a) Valokuva eittää vaihtojännitettä, jota yötetään R, - piiriin. Hahmottele vatuken napojen välitä jännitettä eittävä kuvaaja ja elitä kuvaajan muoto kuvaa vataavalla aikavälillä. b) Selitä Aragon koe. Opettaja demontroi. http://www.youtube.com/watch?v=hcqdkcge Ratkaiu: a) u t Kanttiaalto on pyöritynyt kulmitaan. Tämä johtuu käämin iteinduktiojännitteetä, joka pyrkii vatutamaan muuttuvaa magneettikenttää. Jännitteen huippuarvot aavutetaan tällöin viiveellä. Kavava jännite aa käämiin aikaan vatakkaiuuntaien iteinduktiojännitteen, jonka vaikutu näkyy jännitteen nouevalla reunalla kulman pyöritymienä. Vataavati pienenevä jännite aa aikaan poitiivien iteinduktiojännitteen, ja näiden yhteivaikutu näkyy kuvaajaa pyöritymienä jännitteen lakevalla reunalla. b) Magneetti pyörii kuparilevyn päällä ja pyöriminen hidatuu. Kuparia yntyy muuttuvan magneettikentän läheiyydeä pyörrevirtoja joiden magneettikenttä pyrkii vatutamaan muutota.

y07 Koe 8.9.05 ratkaiut Kuopion yeon lukio (KK) 5 / 5 5. Maapektrometri. 6. Pitkää uoraa johtimea kulkee 7,5 A:n uuruinen ähkövirta. Pieni pyöreä johdinilmukka on 5,0 m:n etäiyydellä pitkätä johtimeta kuvan ooittamalla tavalla. a) ake ilmukan läpäievä magneettivuo. Oletetaan, että ilmukan iällä magneettivuon tihey on vakio ja ilmukan kekipiteeä olevan uuruinen. b) Johtimen virta pienenee 4,5 A:iin ajaa 3,6 m. Mikä on johdinilmukkaan yntyvä induktiojännite? c) Selitä perutellen, mihin uuntaan ilmukkaan yntyvä induktiovirta kulkee. 0,0 m Ratkaiu: a) Johtimen ynnyttämän magneettikentän uunta on eitetty jäljempänä olevaa kuvioa. Silmukan etäiyy johtimeta on l = ja ilmukan äde r = 0,0 m. Suoran virtajohtimen ynnyttämän magneettikentän magneettivuon tihey on Boit'n ja Savartin lain mukaieti 0 B ja magneettivuo ilmukan läpi on l 0 7 A 40 N/A 7,5 A 0,0m 9 BA 9,44... 0 Wb 9,4 nwb l. d b) nduktiolain mukaieti induktiojännite on E. Pienemmällä virralla vuo on dt t 7 0 A 40 N/A 4,5 A0,0m 9 BA 5,654... 0 Wb. l Johtimeen induktiojännite on 9 5,659,4 0 Wb 6 e,047... 0 V,0V. -3 3,60 c) Koka ulkoinen magneettikenttä pienenee, enzin lain mukaieti induktiovirran ynnyttämä magneettikenttä koettaa pitää yllä alkuperäitä kenttää, eli on johtimen kentän uuntainen. Sormia kääntelemällä päädytään iihen, että induktiovirta kiertää ilmukaa myötäpäivään. 0,0 m