Fysisk induksjon

[Realist1]

Hadde prøve i dag, og kjente at det var et par oppgaver jeg var litt rusten på. Burde definitivt ha øvd til denne. Skrev et par litt intetsigende forklaringer, så jeg håper det er noen fysikere her som kan forklare det litt bedre.

Oppgave 2
To parallelle metallskinner $CF$ og $DE$ danner et skråplan. En kobberstav $EF$ er plassert vinkelrett på skinnene. Et homogent magnetfelt står vinkelrett på skråplanet, positiv retning opp fra skråplanet. Vi slipper kobberstaven og den glir friksjonsløst nedover skinnene.

a) Tegn kreftene på staven like etter at den ble sluppet. Forklar hvorfor staven etter hvert vil oppnå konstant fart.

b) Sett opp et generelt uttrykk for tyngdens komponent langs skråplanet ($G_x$), den magnetiske kraften på staven ($F_m$) og den induserte emsen ($ϵ$).

c) Bruk uttrykkene i oppgave b) til å vise at den konstante farten er gitt ved
$v=\frac{mg\sin \alpha R}{l^2{B}^2}$
der $m$ er massen til kobberstaven, $g$ er tyngdeakselerasjonen, $\alpha$ er helningsvinkelen til skråplanet, $R$ er resistansen i kobberstaven, $l$ er lengden av kobberstaven og $B$ er feltstyrken.

d) Vis at den elektriske effekten er gitt ved $P=\frac{v^2{B}^2{l}^2}{R}$, når staven glir med konstant fart.

e) Vi får utviklet elektrisk energi i kretsen når kobberstaven glir. Hvor "kommer" denne energien fra?

------------------------

For å begynne med a) da. Dette burde være enkelt, men jeg er usikker. Tyngdekraften G loddrett ned, normalkraften N som står vinkelrett på skråplanet, og en magnetisk kraft F[sub]m[/sub] som går langs planet oppover? Noe mer? Og er det riktig i det hele tatt?

b) Fant at $G_x=mg\sin \alpha$ og $F_m=\frac{v{l}^2{B}^2}{R}$ og $ϵ=vBl$. Er ikke dette riktig? Hva var egentlig vitsen med å finne emsen på slutten der?

c) Satte bare $F_m=G_x$ og løste for v.

d) $P=R{I}^2=R\cdot {\left(\frac{ϵ}{R}\right)}^2=\frac{{ϵ}^2}{R}=\frac{(vBl{)}^2}{R}=\frac{v^2{B}^2{l}^2}{R}$

e) Bevegelsesenergi når staven sklir ned ...? Jeg vet ikke.

Takk for svar!

[Realist1]

Oppgave 4
En transformator med 1000 vindinger på primærspolen er koblet til nettspenningen $230V$.

a) Hvor mange vindinger må sekundærspolen ha for at sekundærspenningen skal bli $12V$?

b) Til sekundærspolen kobler vi en lampe som er merket $30W,12V$. Finn sekundærstrømmen og primærstrømmen når lampen lyser normalt.

----------

a) er vel ganske grei, med formelen:
$N_s=U_s\cdot \frac{N_p}{U_p}$
eller?

Men hva med b)?

[Realist1]

Ingen som kan dette?

[bartleif]

Joda, kan litt om dette

På a) kan vi forklare at gjenstanden får konstant fart ettersom $F_m=IlB=\frac{q}{t}lB=qvB$. Den magnetiske kraften øker dersom farten øker.

b) $G_x=mgsin(\alpha )$

$F_m=IlB$

$ϵ=vBl$

c) $mgsin(\alpha )=IlB$

$I=\frac{ϵ}{R}=\frac{vBl}{R}$

$mgsin(\alpha )R=v{B}^2{l}^2$

$v=\frac{mgsin(\alpha )R}{B^2{l}^2}$

d) Definisjon av effekt er energi per tid.

Elektrisk effekt er gitt ved

$P=ϵI=R{I}^2=\frac{{ϵ}^2}{R}$

Vi ser at det siste alternativet gir rett svar:

$P=\frac{v^2{B}^2{l}^2}{R}$

e) Induksjon - når den magnestiske fluksen gjennom en overflate endres - enten ved at arealet endres, eller ved at magnetfeltet endres.


4)
a) $\frac{U_s}{U_p}=\frac{N_s}{N_p}$

$N_s=frac{U}_s{U}_p{N}_p$

$N_s=\frac{12}{230}\cdot 1000\approx 52$

b) Her har du jo formelen $U_p{I}_p=U_s{I}_s$

$30W=12V\cdot I_s(P=UI)$

$I_s=2,5A$

$I_p=\frac{12V\cdot 2,5A}{230V}=,13A$

Håper du fikk rett på alle oppgavene da, og takk for oppkvikkeren - trengte det nå, har ikke noe fysikk i år

[Realist1]

Fikk den igjen i dag, og jeg fikk 6-, noe jeg er strålende fornøyd med.

Her er noen av svarene mine (med lærerens kommentarer i rødt):

Oppgave 2
a)
Staven vil oppnå konstant fart fordi summen av kreftene blir 0 når den induserte kraften blir stor nok.
Hvordan? R-

b)
$\sin \alpha =\frac{G_x}{G}\Rightarrow G_x=G\sin \alpha =mg\sin \alpha$
$F_m=BIl=\frac{BUl}{R}=\frac{B\cdot vBl\cdot l}{R}=\frac{v{B}^2{l}^2}{R}$
$ϵ=vBl$
R

c)
Konstant fart $\iff G_x=F_m$
$mg\sin \alpha =\frac{v{B}^2{l}^2}{R}\Rightarrow v{B}^2{l}^2=mg\sin \alpha R$
$v=\frac{mg\sin \alpha R}{B^2{l}^2}Q.E.D.$
R

d)
$$\begin{gathered} P=R{I}^2=R\cdot {\left(\frac{ϵ}{R}\right)}^2=\frac{\cancel{R}{ϵ}^2}{R\cancel{{}^2}}=\frac{{ϵ}^2}{R}=\frac{(vBl{)}^2}{R}=\frac{v^2{B}^2{l}^2}{R} \\ Q.E.D. \end{gathered}$$
R

e)
Energien kommer fra bevegelsen til kobberstaven når den glir nedover.
(gravitasjonen). R-


Fikk også alt rett på oppgave 4

[gelali]

Er det videregående pensum det der?

[Nebuchadnezzar]

VG2

[Realist1]

Ja, i Fysikk 2. Dette er fra kapittel 7 i ERGO, som handler om Induksjon.

[Realist1]

VG2

VG3, takk.

[gelali]

Nice

[Nebuchadnezzar]

Mente åpenbart å skrive Fy2... Blir gøy å lære dette neste år.

Edit:

I mine øynen så er det Fy1 og Fy2. Mens andre regner det som fy2 og fy3.

[Realist1]

Det som heter Fysikk 2 i dag tilsvarer det som tidligere het 3FY, på samme måte som dagens Fysikk 1 tilsvarer 2FY.

[Student95]

Har du resten av prøven fremdeles?

[Realist1]

Har du resten av prøven fremdeles?

Hehe, wow!
4 år senere... Det er faktisk helt ekstremt sjeldent jeg er innom her fremdeles, men akkurat i dag var jeg faktisk det. Og tilfeldigvis ryddet jeg opp i alle de gamle skolepapirene mine for to uker siden, så nå har jeg stålkontroll på whereaboutene til alle de gamle prøvene mine. Så nå var du mildt sagt heldig!

Har en litt kjip følelse av å legge ut denne prøven, siden det ser ut som om det hovedsaklig er tatt fra Lokus sine hjemmesider, og det dermed er stor sjanse for at du eller andre får den samme prøven. Men what the heck, slike sammentreff skjer ikke ofte, så jeg laster den faktisk opp.

Here you go!

[LiseN]

Er det noen her som tilfeldigvis har flere av disse prøvene fra Lokus, f.eks. kapittel 8, 9 og 10? Hadde vært til stor hjelp, da vi ofte får prøver som ligner veldig på disse.