TEČIE MAGNETICKÉ POLE?

Časovú zmenu magnetického poľa môžeme opísať pomocou skalárnej veličiny magnetický indukčný tok . . .

• Nakreslite homogénne magnetické pole, vyznačte v ňom plochu kruhového tvaru.
• Vyjadrite vzťah medzi magnetickým indukčným tokom rovinnou plochou, veľkosťou vektora magnetickej indukcie, plošným obsahom tejto plochy a uhlom medzi normálou na plochu závitu a vektorom indukcie magnetického poľa veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Zakreslite v obrázku rovinnú plochu v polohe, v ktorej je magnetický indukčný tok touto plochou maximálny. Upravte predchádzajúcu rovnicu pre tento prípad.
• Zakreslite v obrázku rovinnú plochu v polohe, v ktorej je magnetický indukčný tok touto plochou minimálny. Upravte predchádzajúcu rovnicu pre tento prípad.
• Ako súvisí s veľkosťou magnetického indukčného toku danou plochou počet magnetických indukčných čiar, ktoré ňou prechádza? Pri zdôvodnení využite obrázky.
• Vyjadrite vzťah medzi plošným obsahom kruhu a jeho polomerom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte magnetický indukčný tok cez kruhovú plochu s polomerom 10 cm, ak rovina plochy zviera so smerom vektora indukcie uhol 60 o a veľkosť indukcie magnetického poľa je 1,4 T.

18.2

PREČO JE NAPÄTIE NA KRÍDLACH LIETADLA?

Na krídlach lietadla pri jeho lete sa objavuje elektromotorické indukované napätie. Lietadlo sa totiž pohybuje v magnetickom poli . . .

• Nakreslite homogénne magnetické pole, ktorého indukčné čiary smerujú za nákresňu, vyznačte v ňom priamy vodič kolmý na indukčné čiary, ktorý sa pohybuje rýchlosťou v kolmo na indukčné čiary. Vyznačte v obrázku vektor uvedenej rýchlosti.
• Vysvetlite, prečo sa medzi koncami vodiča objaví elektromotorické napätie (využite pritom silové pôsobenie magnetického poľa na časticu s nábojom).
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou indukovaného napätia vo vodiči, veľkosťou indukcie magnetického poľa, dĺžkou vodiča a veľkosťou rýchlosti jeho pohybu veličinovou rovnicou (zohľadnite v nej aj smer pohybu vodiča voči magnetickým indukčným čiaram). Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť elektromotorického napätia indukovaného v krídlach lietadla, ktoré letí vodorovne rýchlosťou 720 km.h^-1. Vzdialenosť koncových bodov krídel lietadla je 18 m, veľkosť vertikálnej zložky magnetickej indukcie magnetického poľa Zeme v danom mieste je 5.10^-4 T.

18.3

OD ČOHO ZÁVISÍ VEĽKOSŤ INDUKOVANÉHO PRÚDU V PRIAMOM VODIČI?

V priamom vodiči, pohybujúcom sa v magnetickom poli tečie indukovaný prúd . . .

• Nakreslite homogénne magnetické pole, ktorého indukčné čiary smerujú za nákresňu. Vyznačte v ňom priamy vodič, kolmý na indukčné čiary, ktorý sa pohybuje rýchlosťou v kolmo na indukčné čiary a v obvode s ním zaradený galvanometer.
  Vyznačte v obrázku vektor rýchlosti pohybu vodiča.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou indukovaného napätia, veľkosťou indukcie magnetického poľa, dĺžkou vodiča a veľkosťou rýchlosti jeho pohybu veličinovou rovnicou (zohľadnite v nej aj smer pohybu vodiča voči magnetickým indukčným čiaram). Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi elektromotorickým napätím na koncoch vodiča, jeho elektrickým odporom a elektrickým prúdom, ktorý vodičom prechádza, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť indukcie magnetického poľa, v ktorom sa pohybuje priamy vodič dĺžky12cm kolmo na indukčné čiary magnetického poľa rýchlosťou 0,2 m.s^-1, ak v obvode s vodičom zaradený galvanometer s odporom 0,4 ukazuje hodnotu prúdu 24 mA (odpor vodiča a prívodov zanedbajte).

18.4

ŠTVORCOVÝ ZÁVIT V MAGNETICKOM POLI

Štvorcový závit v stacionárnom magnetickom poli je bez elektrického prúdu. V nestacionárnom magnetickom poli je to už závit s prúdom . . .

• Nakreslite homogénne magnetické pole, v ňom štvorcový závit uložený tak, že jeho rovina zviera s indukčnými čiarami magnetického poľa uhol 30^o.
• Vyjadrite vzťah medzi magnetickým indukčným tokom plochou závitu, jeho plošným obsahom a veľkosťou indukcie magnetického poľa veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Na základe predchádzajúceho vzťahu uveďte aspoň dva spôsoby, ako je možné zmeniť veľkosť magnetického indukčného toku plochou závitu. K akému javu dochádza pri takejto zmene?
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou indukovaného napätia a časovou zmenou magnetického indukčného toku plochou závitu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť indukovaného napätia v tomto štvorcovom závite so stranou 50 mm pri rovnomernej zmene veľkosti magnetickej indukcie o 0,6 T za 0,3 s.

18.5

PREČO JE STACIONÁRNOSŤ MAGNETICKÉHO POĽA RELATÍVNA?

Ak cievka rotuje v homogénnom magnetickom poli, nastáva časová zmena magnetického indukčného toku plochou závitov cievky a na cievke sa . . .

• Nakreslite homogénne magnetické pole, v ňom schematicky valcovú jednovrstvovú cievku uloženú tak, že jej os zviera s indukčnými čiarami uhol 45^o.
• Vyjadrite vzťah medzi magnetickým indukčným tokom cievky, veľkosťou indukcie magnetického poľa a plošným obsahom závitov cievky veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Cievka rotuje tak, že za čas 0,1 s sa otočí o 90^o, teda jej os zviera s indukčnými čiarami uhol 135^o. Nakreslite cievku v tejto polohe.
• Ako sa mení magnetický indukčný tok cievkou pri jej rotácii? V ktorej polohe cievky voči magnetickému poľu je magnetický indukčný tok jej plochou maximálny (minimálny)? Zdôvodnite pomocou predchádzajúceho vzťahu.
• Vypočítajte priemernú hodnotu elektromotorického napätia indukovaného v cievke pri jej pootočení, ak cievka má 100 závitov, jej priemer je 4 cm a magnetická indukcia homogénneho magnetického poľa je 0,5 T.

18.6

MÔŽE SA INDUKOVAŤ PRÚD VO VODIČI, KTORÝ JE V POKOJI?

Ak sa kovový závit nachádza v . . . . . . . . . . . . magnetickom poli prechádza ním indukovaný elektrický prúd . . .

• Nakreslite homogénne magnetické pole, v ňom schematicky kruhový závit v takej polohe, že normála jeho plochy zviera s indukčnými čiarami uhol 60^o.
• Vyjadrite vzťah medzi magnetickým indukčným tokom plochou závitu, veľkosťou indukcie magnetického poľa a plošným obsahom plochy závitu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Akým spôsobom je možné zmeniť veľkosť indukcie magnetického poľa, ak je tvorené permanentným magnetom?
• Vyjadrite vzťah medzi elektromotorickým napätím na koncoch vodiča, jeho elektrickým odporom a elektrickým prúdom, ktorý vodičom prechádza, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi plošným obsahom kruhového závitu a jeho polomerom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť indukovaného napätia v závite pri rovnomernej zmene veľkosti magnetickej indukcie o 0,64 T za 0,012 s. Závit je z medeného vodiča kruhového tvaru s priemerom 40 mm.
• Vypočítajte veľkosť indukovaného prúdu v závite, ak viete, že jeho elektrický odpor je 0,012 .

18.7

VIETE URČIŤ INDUKČNOSŤ CIEVKY POMOCOU JEJ PARAMETROV?

Cievka, ktorou prechádza časovo premenný elektrický prúd, sa nachádza vo vlastnom nestacionárnom magnetickom poli . . .

• Vyjadrite vzťah medzi magnetickou indukciou magnetického poľa cievky, veľkosťou prúdu, ktorý cievkou prechádza a počtom závitov cievky veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi magnetickým indukčným tokom cievky a veľkosťou indukcie jej magnetického poľa a počtom závitov cievky veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi magnetickým indukčným tokom v dutine cievky, jej indukčnosťou a veľkosťou prúdu, ktorý cievkou prechádza, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Pomocou predchádzajúcich rovníc vyjadrite vzťah medzi indukčnosťou cievky a veličinami, ktoré charakterizujú jej parametre. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi dĺžkou husto vinutej cievky, počtom jej závitov a priemerom drôtu, z ktorého je vyhotovená, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte indukčnosť cievky s dĺžkou 10 cm, ktorá je vyhotovená tak, že na dutý papierový valček s vonkajším priemerom 1 cm navinieme tesne vedľa seba závity z izolovaného vodiča s priemerom 0,1 mm.

18.8

MÔŽE CIEVKA SAMA NA SEBE INDUKOVAŤ ELEKTRICKÝ PRÚD?

Cievka sa nachádza vo . . . . . . . . nestacionárnom magnetickom poli, ak ňou prechádza časovo premenný elektrický prúd . . .

• Vyjadrite vzťah medzi zmenou magnetického indukčného toku v dutine cievky a zmenou veľkosti prúdu, ktorý cievkou prechádza veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite veličinovou rovnicou Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Upravte Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie tak, aby vyjadroval vzťah medzi veľkosťou indukovaného napätia pri vlastnej indukcii na cievke, indukčnosťou cievky a časovou zmenou prúdu v cievke veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte, ako sa zmenil elektrický prúd v cievke s vlastnou indukčnosťou 1,4 H, ak sa za čas 0,01 s v nej indukovalo napätie 70 V.

18.9

KEDY SA ŽIAROVKA ZVYKNE " VYPÁLIŤ "?

Žiarovka sa obvykle "vypáli" pri zapnutí, alebo pri vypnutí . . .

• Vyjadrite vzťah medzi zmenou magnetického indukčného toku v dutine cievky a zmenou veľkosti prúdu, ktorý cievkou prechádza veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Upravte Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie tak, aby vyjadroval vzťah medzi veľkosťou indukovaného napätia pri vlastnej indukcii na cievke, indukčnosťou cievky a časovou zmenou prúdu v cievke veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Cievkou s indukčnosťou 5 H prechádza elektrický prúd 0,5 A. Pri prerušení prúdu sa indukovalo na svorkách cievky napätie 10 V. Vypočítajte, za aký čas klesol prúd v cievke na nulu.
• Ako sa mení veľkosť prúdu v jednosmernom obvode s cievkou pri zapnutí a vypnutí obvodu? Nakreslite jeho grafický časový priebeh a vysvetlite ho.
• Ako sa mení veľkosť napätia na cievke pri zapnutí a prerušení obvodu? Prečo sa žiarovky vypália pri vypnutí elektrického obvodu?

18.10

AKO MÔŽE MAGNETICKÉ POLE KONAŤ PRÁCU?

Magnetické pole cievky má schopnosť konať prácu napríklad v elektromagnete . . .

• Nakreslite elektrický obvod s jednosmerným zdrojom, cievkou a vypínačom. Popíšte elektrický obvod pri jeho zapnutí z energetického hľadiska .
• Vyjadrite vzťah medzi energiou magnetického poľa cievky a veľkosťou elektrického prúdu v nej veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte energiu magnetického poľa cievky s indukčnosťou 2 mH, ktorou prechádza prúd 0,5 A.
• Uveďte aspoň dva príklady praktického využitia energie magnetického poľa cievky.

späť