Zadanie 5: Indukcja elektromagnetyczna w układzie prętów
- Arkusz
- CKE Czerwiec 2023 · Czerwiec · 2023
- Punkty
- 7 pkt
- Dział
- Pole magnetyczne · Pole wokół przewodnika z prądem
- Trudność
- Poziom trudności: średnie
Zadanie dotyczy analizy zjawiska indukcji elektromagnetycznej w układzie dwóch równoległych prętów z poruszającą się poprzeczką, zasilających dwa oporniki.
Treść zadania
Dwa miedziane pręty ułożono równolegle w płaszczyźnie poziomej. Do końców obu tych prętów podłączono oporniki o oporach elektrycznych oraz . Odległość pomiędzy tymi prętami była równa . Na prętach położono miedzianą poprzeczkę, a całość umieszczono w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji . Wektor indukcji magnetycznej tego pola był zwrócony prostopadle za płaszczyznę rysunku (zwrot pola oznaczono symbolem ). Do poprzeczki przyłożono poziomą siłę , w wyniku czego zaczęła się ona poruszać w prawo i po pewnym czasie osiągnęła stałą prędkość o wartości . Przyjmij, że poprzeczka przesuwa się po prętach bez tarcia. Pomiń opór elektryczny poprzeczki i prętów oraz opór elektryczny na styku prętów i poprzeczki. Pomiń pole magnetyczne wytworzone przez prąd płynący w obwodzie. Końce poprzeczki wystają poza pręty.
Zadanie 5.1. (0–1) Wyjaśnij, dlaczego mimo działania siły poprzeczka po pewnym czasie poruszała się ze stałą prędkością.
Zadanie 5.2. (0–2) Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1. Podczas ruchu poprzeczki na jednym z jej wystających końców gromadzą się ładunki ujemne, a na drugim wystającym końcu – dodatnie.
2. Natężenia prądów płynących przez oporniki i zależą od wartości indukcji pola magnetycznego, w którym znajduje się cały układ.
3. Natężenia prądów płynących przez oporniki i zależą od wartości prędkości, z jaką porusza się poprzeczka.
Zadanie 5.3. (0–1) Na rysunku 2. zaznacz strzałkami, w którą stronę płynie prąd przez każdy z oporników oraz przez poprzeczkę. Strzałki narysuj na opornikach i obok poprzeczki.
Zadanie 5.4. (0–3) Oblicz moc elektryczną wydzielaną w całym obwodzie podczas ruchu poprzeczki z prędkością o wartości .
Odpowiedź i wynik końcowy
5.1: Siła elektrodynamiczna (siła Lorentza) działająca na poprzeczkę równoważy siłę zewnętrzną .
5.2: 1-P, 2-P, 3-P.
5.4: .