Напряжение в обмотке генератора меняется согласно графику определи частоту колебаний

Проволочная обмотка генератора переменного тока равномерно вращается в постоянном магнитном поле. Угловую скорость вращения увеличивают. Как изменятся частота генерируемого переменного тока и амплитуда ЭДС индукции, действующей в обмотке?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Увеличение угловой скорости вращения приведет к тому, что рамка будет вращаться быстрее, а значит, период вращения уменьшится. Частота переменного тока связана с изменением магнитного потока, т.е. с частотой вращения рамки, а значит, она увеличится.

ЭДС индукции, возникающей в контуре равна Чем быстрее вращается рамка, тем больше изменяется поток магнитной индукции, а значит, ЭДС увеличится.

Колебания напряжения на конденсаторе в цепи переменного тока описываются уравнением где все величины выражены в СИ. Емкость конденсатора равна Найдите амплитуду силы тока. (Ответ дать в амперах.)

Общий вид зависимости напряжения на конденсаторе в колебательном контуре: где — амплитудное значение напряжения. Сравнивая с находим, что Значение максимального заряда на обкладках конденсатора равно Амплитуда колебаний силы тока связана с частотой колебаний и максимальным значением заряда конденсатора соотношением Отсюда находим

Позвольте предложить, на мой взгляд, более простой способ решения. Известно, что в цепи переменного тока, в которой есть конденсатор, выполняется зависимость Im=Um/Xc, где под током и напряжением имеются ввиду их амплитудные значения, а Хс — емкостное сопротивление конденсатора, равное Хс=1/w*C. Подставляя 2-ую формулу в первую, окончательно имеем: Im=Um*w*C. Подставляя значения величин из условия, получаем значение амплитуды силы тока, которое совпадает с вашим.

P. S. Мой способ решения кажется мне более разумным по той причине, что обе формулы даны в учебнике по физике, в отличие от последней формулы в предложенном вами способе решения.

Но использованная в конце формула, конечно же, дается в школьном курсе. Ведь насколько я знаю, в этот момент в школьной физике уже начинают использовать производные. Формула следует из закона изменения заряда со временем при гармонических колебаниях и из того, что ток — это производная от заряда

Для измерения индукции постоянного магнитного поля иногда используют магнитометры с вращающейся катушкой, которая при помощи скользящих контактов присоединена к вольтметру переменного тока. Какой чувствительностью по действующему (эффективному) значению напряжения должен обладать такой вольтметр, имеющий очень большое входное сопротивление, чтобы минимальное значение индукции, которое может зафиксировать такой магнитометр, равнялось B_min =1 мкТл? Катушка вращается равномерно с частотой = 100 Гц, состоит из N = 20 витков тонкого провода, площадь каждого витка равна S = 1 см 2 .

При вращении катушки в магнитном поле в ней возникает ЭДС индукции, равная по модулю, согласно закону электромагнитной индукции,

Проекция вектора на нормаль к плоскости витков катушки максимальна, когда ось вращения катушки перпендикулярна вектору в этом случае

Отсюда для максимальной ЭДС получаем:

Амплитудное значение ЭДС равно, таким образом, а действующее (эффективное) в раз меньше: Поскольку входное сопротивление вольтметра по условию очень велико, то всё напряжение с катушки, согласно закону Ома для замкнутой цепи, будет приложено к вольтметру, который должен иметь чувствительность по действующему (эффективному) значению напряжения при оптимальной ориентации оси вращения катушки, равную

Ответ:

Здравствуйте, разве в этой задаче № 6175 в пояснении нужно умножать на корень из 2. Ведь действующее значение в корень из 2 меньше амплитудного?

Или я что-то не понимаю, ведь тогда научу детей неправильно решать. Спасибо

Да, действующее значение напряжения в меньше амплитудного. При делении 2 на в формуле остаётся

Прямоугольная рамка из N витков одинаковой площадью S вращается с частотой ν вокруг одной из своих сторон в однородном магнитном поле с индукцией B. Линии индукции перпендикулярны оси вращения, сопротивление рамки равно R. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно определить.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры.

А) амплитуда ЭДС индукции в рамке

Б) эффективное (действующее) значение силы тока, протекающего через рамку

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

А) При изменении потока магнитного поля через рамку, в ней возникает ЭДС индукции Поток, проходящий через рамку где — угол между нормалью к плоскости рамки и вектором магнитной индукции, величина которого изменяется по закону Следовательно, ЭДС индукции Значит, амплитуда изменения ЭДС индукции в рамке

Б) Сила тока, протекающего через рамку Действующее значение силы тока, это такое значение постоянного тока, которое производит такую же работу, как и рассматриваемый переменный ток за время одного периода. Для синусоидального тока

Объясните, пожалуйста. Куда вы дели dt в ЭДС под буквой А?

По условию прямоугольная рамка состоит из N витков.

Трансформатор представляет собой изготовленный из специального материала замкнутый сердечник, на который плотно намотаны две катушки. Первая катушка содержит 200 витков, а вторая – 1000 витков. К выводам первой катушки подключили источник переменного напряжения амплитудой 10 В и частотой 100 Гц. Выводы второй катушки разомкнуты (трансформатор не нагружен). Установите соответствие между физическими величинами и их значениями (в СИ).

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) Амплитуда напряжения на выводах второй катушки

Б) Частота изменения напряжения на выводах второй катушки

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Трансформатор представляет собой устройство, предназначенное для преобразования напряжения за счет явления электромагнитной индукции без изменения частоты.

Напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора относятся как числа витков: Поскольку, согласно условию получаем, что амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки в пять раз больше амплитуды колебаний напряжения на концах первичной обмотки и равна 50 В. (А — 2)

Частота напряжения на первичной и вторичной обмотке совпадают и равны 100 Гц. (Б — 3)

Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза больше числа витков в его вторичной обмотке. Какова амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода при амплитуде колебаний напряжения на концах первичной обмотки 50 В? (Ответ дать в вольтах.)

Напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора в режиме холостого хода относятся как числа витков: Поскольку, согласно условию получаем, что амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки в два раз меньше амплитуды колебаний напряжения на концах первичной обмотки и равна 25 В.

Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза меньше числа витков в его вторичной обмотке. Какова амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода при амплитуде колебаний напряжения на концах первичной обмотки 50 В? (Ответ дать в вольтах.)

Напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора в режиме холостого хода относятся как числа витков: Поскольку, согласно условию получаем, что амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки в два раз больше амплитуды колебаний напряжения на концах первичной обмотки и равна 100 В.

Металлическое кольцо, обладающее электрическим сопротивлением, находится в однородном магнитном поле. Линии индукции этого поля перпендикулярны плоскости кольца, а модуль изменяется по гармоническому закону с частотой ω. Индуктивность кольца пренебрежимо мала.

Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения.

1) В кольце протекает переменный электрический ток.

2) Сила натяжения проволоки, из которой изготовлено кольцо, изменяется по гармоническому закону с частотой 2ω.

3) Амплитуда протекающего в кольце электрического тока не зависит от частоты ω.

4) Амплитуда ЭДС индукции, действующая в кольце, пропорциональна частоте ω.

5) Средняя тепловая мощность, выделяющаяся в кольце, пропорциональна частоте ω.

1) Магнитный поток через кольцо изменяется по гармоническому закону, поэтому и ток, возникающий в кольце будет изменяться по гармоническому закону. Первое утверждение верно.

2) Сила тока в кольце пропорциональна изменению потока магнитной индукции через кольцо, а следовательно, и изменению магнитной индукции: Сила натяжения проволоки пропорциональна сила Ампера, возникающей в кольце, а сила Ампера пропорциональна напряжённости магнитного поля и силе тока в кольце: Напряжённость магнитного поля и её производная изменяются по гармоническому закону, следовательно, их произведение будет изменяться по гармоническому закону с частотой 2ω. Второе утверждение верно.

3) Пусть, например, тогда

Следовательно, амплитуда протекающего в кольце электрического тока зависит от частоты ω. Третье утверждение неверно.

4) Заметим, что Следовательно, амплитуда ЭДС индукции, действующая в кольце, пропорциональна частоте ω. Четвёртое утверждение верно.

5) Средняя тепловая мощность, выделяющаяся в кольце, вычисляется как интеграл за период от произведения ЭДС индукции на силу тока в кольце. Конечное значение такого интеграла квадратично зависит от ω. Пятое утверждение неверно.

Проволочная обмотка генератора переменного тока равномерно вращается в постоянном магнитном поле. Угловую скорость вращения уменьшают. Как изменятся частота генерируемого переменного тока и амплитуда ЭДС индукции, действующей в обмотке?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Уменьшение угловой скорости вращения приведет к тому, что рамка будет вращаться медленнее, а значит, период вращения увеличится. Частота переменного тока связана с изменением магнитного потока, т.е. с частотой вращения рамки, а значит, она уменьшится.

ЭДС индукции, возникающей в контуре равна Чем медленнее вращается рамка, тем меньше изменяется поток магнитной индукции, а значит, ЭДС уменьшится.

Если, при подключении неизвестного элемента электрической цепи к выходу генератора переменного тока с изменяемой частотой гармонических колебаний при неизменной амплитуде колебаний напряжения,

обнаружена зависимость амплитуды колебаний силы тока от частоты, представленная на рисунке, то этот элемент электрической цепи является

1) активным сопротивлением

4) последовательно соединенными конденсатором и катушкой

Генератор переменного тока, к которому подключен некоторый неизвестный элемент электрической цепи X, возбуждает в этом элементе вынужденные электромагнитные колебания. По характеру зависимости амплитуды колебаний силы тока от частоты при неизменной амплитуде колебаний напряжения можно установить качественно, что из себя представляет элемент X. Из графика видно, что амплитуда силы тока спадает с ростом частоты как Так ведет себя катушка индуктивности. Существует несколько способов в этом убедиться (на самом деле оба способа очень близки друг к другу).

Катушка обладает реактивным сопротивлением, связанным с частотой колебаний тока в ней и ее индуктивностью соотношением Генератор создает переменное напряжение и подает его на катушку. По закону Ома, амплитуды колебаний напряжения и тока, связаны с величиной реактивного сопротивления соотношением Именно такая зависимость от частоты нам и нужна.

Напряжение на катушке, согласно закону электромагнитной индукции, связано со скоростью изменения тока через нее соотношением По закону Ома, а значит, скорость изменения тока Отсюда получаем (используя соотношения для колебательного контура, а именно, связь амплитуды колебания некоторой величины и амплитуды колебания скорости изменения этой величины), что амплитуда колебаний силы тока равна

Источник