Zadanie 6: Prądnica prądu przemiennego
- Arkusz
- CKE Grudzień 2024 · Grudzień · 2024
- Punkty
- 8 pkt
- Dział
- Indukcja elektromagnetyczna i prąd przemienny · Zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Prawo indukcji Faradaya / Zjawisko indukcji elektromagnetycznej
- Trudność
- Poziom trudności: średnie
Zadanie dotyczy analizy pracy prądnicy prądu przemiennego, wyznaczania parametrów prądu w obwodzie z opornikiem oraz wpływu prędkości kątowej ramki na napięcie wyjściowe.
Treść zadania
Prostokątna ramka ABCD prądnicy obraca się w jednorodnym polu magnetycznym ze stałą prędkością kątową . Na zaciskach X i Y prądnicy jest wytwarzane napięcie przemienne , którego zależność od czasu jest sinusoidalna: , gdzie – faza początkowa. Napięcie skuteczne na zaciskach X, Y prądnicy jest równe . Do zacisków X, Y prądnicy podłączono opornik o oporze elektrycznym .
Zadanie 6.1. (0–2) Na rysunku 2. przy boku AB narysuj strzałkę, która pokazuje, w którą stronę płynie prąd w chwili w prądnicy. Następnie przy symbolach X, Y zacisków prądnicy na rysunku 1. wpisz odpowiednie znaki (wybrane spośród „+” oraz „–”) oznaczające biegunowość źródła napięcia dla obwodu zewnętrznego, w chwili .
Zadanie 6.2. (0–4) Ustal wielkości dotyczące prądu zmiennego przepływającego przez opornik :
• amplitudę natężenia prądu
• okres zmian natężenia prądu
• natężenie prądu w chwili (równoważnie – fazę początkową ).
Zapisz wartości tych wielkości i niezbędne obliczenia dotyczące oraz . Następnie, w układzie współrzędnych , w przedziale czasu od do , narysuj wykres zależności natężenia prądu przepływającego przez opornik od czasu . Przyjmij, że w chwili natężenie prądu płynącego przez opornik jest dodatnie.
Zadanie 6.3. (0–2) Prędkość kątową ramki prądnicy zwiększono do . Oblicz napięcie skuteczne na zaciskach X, Y prądnicy po tej zmianie. Zapisz obliczenia.
Odpowiedź i wynik końcowy
6.2: , , .
6.3: .