Nestacionárne magnetické pole
1. Uveďte základné charakteristiky nestacionárneho magnetického poľa.
Riešenie:
Nestacionárne magnetické pole je časovo premenlivé magnetické pole. Zdroj tohto poľa je pohybujúci sa permanentný magnet alebo elektromagnet, nepohybujúci sa vodič s časovo premenlivým prúdom a pohybujúci sa vodič s prúdom.
2.Vypočítajte magnetický indukčný tok obdĺžnikovým závitom s rozmermi a = 4cm, b = 5cm v magnetickom poli s indukciou B = 1,1T, ak rovina závitu zviera so smerom indukcie uhol β = 300.
Riešenie:
Rozbor:
S = a.b = 4cm.5cm = 20cm2 = 20.10–4m2, B = 1,1T, α = 900- β = 600
Magnetický indukčný tok obdĺžnikovým závitom je φ = 1,1.10–3Wb.
3.Aká je magnetická indukcia B, ak kruhovou plochou s polomerom r = 5cm prechádza magnetický indukčný tok 4.10–2Wb. Plocha je kolmá na indukčné čiary. (β = 900)
Riešenie:
Rozbor:
Magnetická indukcia je B = 5,1T.
4.Aký je polomer kruhovitého závitu cievky, ktorej os zviera s B = 5,89T uhol α = 300 a ak cievkou prechádza magnetický indukčný tok 4.10–2Wb.
Riešenie:
Rozbor:
Polomer kruhovitého závitu cievky je r = 5cm.
5.V ktorom prípade bude indukované napätie vo vodivej slučke väčšie? Ak sa zmenší magnetický indukčný tok slučkou z 1Wb na nulovú hodnotu za 0,5s, alebo ak sa zväčší z nulovej hodnoty na 1Wb za 0,1s? Aká bude polarita indukovaného napätia?
Riešenie:
V prípade b.) Ue bude 5-krát väčšie a bude mať opačnú polaritu.
6.Vodorovný vodič s dĺžkou 2m bol v čase 0s uvoľnený a voľne padal v rovine kolmej na smer sever - juh (B = 5.10–5T).β = 900. Určite indukované napätie na koncoch vodiča v čase 5 sekúnd.
Riešenie:
Rozbor:
Indukované napätie na koncoch vodiča je Ue = –5mV.
7.Určite vlastnú indukčnosť závitu, ak pri zmene prúdu o ΔI = 0,1A prechádza prierezom závitu magnetický indukčný tok Φ = 4.10-5Wb.
Riešenie:
Rozbor:
Vlastná indukčnosť závitu je L = 4.10–4H.
8.Koľko závitov má cievka dĺžky 30cm, ak prechodom prúdu I = 0,5A sa vo vnútri cievky vytvorilo magnetické pole o intenzite 833A.m-1?
Riešenie:
Rozbor:
Cievka má 500 závitov.
9.Koľko závitov má mať valcová cievka, aby sa v nej indukovalo napätie so strednou hodnotou 10V, keď sa v jej dutine zmení magnetický indukčný tok z 0,024Wb na 0,056Wb za 0,32 sekundy?
Riešenie:
Rozbor:
Valcová cievka musí mať N = 100 závitov.
10.Vypočítajte vlastnú indukčnosť cievky bez jadra, ktorá má 1000 závitov, dĺžku 20cm a priemer závitov 2,0cm. Aká je energia magnetického poľa cievky, ak cievkou prechádza prúd 2,5A?
Riešenie:
Rozbor:
Vlastná indukčnosť cievky je L = 2mH, energia magnetického poľa je Em = 6,25mJ.
11. V homogénnom magnetickom poli s magnetickou indukciou B = 30T sa kolmo na indukčné čiary pohybuje priamy vodič s dĺžkou l = 1,5m rýchlosťou v = 0,5m.s-1. Určite indukované napätie na konci vodiča.
Riešenie:
Indukované napätie na konci vodiča je Ue = –22,5 V.
12.Aká bola zmena elektrického prúdu v cievke s indukčnosťou L = 1,4H, ak za časť Δt = 10-2s sa indukuje napätie Ue = -70 V.
Riešenie:
Elektrický prúd v cievke sa zmenil o 0,5A.
13.Valcovou cievkou so 100 závitmi prechádza prúd 12A. Magnetický indukčný tok v dutine cievky je 5,2mWb. Vypočítajte energiu magnetického poľa cievky.
Riešenie:
Energia magnetického poľa cievky je Em = 3,12 J.
14.Magnetické pole cievky, ktorou prechádza prúd I = 6,2A má energiu Em = 0,32J. Vypočítajte indukčnosť cievky.
Riešenie:
Indukčnosť cievky je L = 16,6.10-3H.
15.Indukčný magnetický tok podkovitého magnetu je Φ = 20.10–5Wb. Určite indukciu magnetického poľa pri póloch , ktorých priečny prierez je S = 5cm2.
Riešenie:
Indukcia magnetického poľa pri póloch podkovitého magnetu je B = 0,4T.
16.Valcová cievka vodiča s celkovým odporom 160Ώ má 1000 závitov a obsah priečneho rezu 40cm2. Cievka je uložená v homogénnom magnetickom poli tak, že jej os je rovnobežná s indukčnými čiarami. Veľkosť magnetického poľa sa rovnomerne mení v závislosti od času tak, že ΔB = 10-3T.s-1Δt. Určite teplo, ktoré vznikne v cievke za čas 30sekúnd.
Riešenie:
V cievke za 30 sekúnd vznikne 3.10–6J tepla.
17.Dva rovnobežné vodiče sú uložené vo vodorovnej rovine vo vzájomnej vzdialenosti l = 1cm. Medzi konce vodiča je pripojená žiarovka s odporom R = 5Ώ. Homogénne magnetické pole má magnetickú indukciu B = 10-3T. Tretí vodič položený kolmo na dané vodiče možno po nich posúvať po dráhe x so zanedbateľným trením. Určite veľkosť sily, ktorou treba pôsobiť na vodič, aby sa pohyboval konštantnou rýchlosťou v = 10cm.s-1.
Riešenie:
Veľkosť sily ktorou treba pôsobiť na vodič je Fm = 2.10–12N.
18.Vypočítajte magnetický indukčný tok Φ v priečnom reze dutiny valcovej cievky vyplnenej vzduchom. Cievka má dĺžku l = 1,6m, polomer r = 4,8cm, má 1400 závitov a prechádza ňou prúd I = 6,3A.
Riešenie:
Magnetický indukčný tok v cievke je Φ = 5.10–5Wb.
19.Zväzok iónov izotopu kremíka s hmotnostným číslom 28 a elektrickým nábojom Q = 1,602.10-19C v homogénnom magnetickom poli s B = 0,18T vo vákuu sa pohybuje po kružnici s polomerom r = 21cm. Vypočítajte kinetickú energiu iónu.
Riešenie:
Kinetická energia iónu je Ek = 4.10–16J.
20.Vyjadrite jednotky fyzikálnych veličín Q, B, Φ, L, U, R, W, P, ako súčin základných jednotiek SI.
(kg, m, s, A)
Riešenie:
