Φυσική Γ' Λυκείου

1. Υλικό Φσσικής – Χημείας Εναλλασσόμενα
Ylikonet.gr
Ένα διάγραμμα ροής και ηο ζηρεθόμενο
Η καγλεηηθή ξνή πνπ δηέξρεηαη από θάζε ζπείξα ηεο επηθάλεηαο ελόο ζηξεθόκελνπ πιαηζίνπ,
κηαο γελλήηξηαο ελαιιαζζόκελεο ηάζεο, κεηαβάιιεηαη όπσο ζην δηάγξακκα.
Τν πιαίζην έρεη Ν = 100 σπείρες, αληίζηαζε RF = 4Ω θαη ζηξέθεηαη κε ζηαζεξή γσληαθή
ηαρύηεηα κέηξνπ ω κέζα ζε νκνγελέο καγλεηηθό πεδίν

, κε ηα άθξα ηνπ αξρηθά αλνηρηά.
i) Πνηνο είλαη ν πξνζαλαηνιηζκόο ηνπ πιαηζίνπ εληόο ηνπ καγλεηηθνύ πεδίνπ, ηε ρξνληθή
ζηηγκή t = 0;
ii) Να γξάςεηε ηηο ρξνληθέο εμηζώζεηο ηεο καγλεηηθήο ξνήο από κηα ζπείξα θαη ηεο ΗΕΔ πνπ
αλαπηύζζεηαη ζην πιαίζην.
Σπλδένπκε ζηα άθξα ηνπ πιαηζίνπ αληηζηάηε, κε αληίζηαζε R = 16Ω.
iii) Γηα ηελ πξνζηαζία ηνπ θπθιώκαηνο ηνπνζεηνύκε ζε ζεηξά ζην θύθισκα, απηόκαηε
αζθάιεηα ακειεηέαο αληίζηαζεο. Πνηα κέγηζηε ηηκή έληαζεο ξεύκαηνο πξέπεη λα αλαγξάθεη
ην ηακπειάθη ηεο αζθάιεηαο θαη γηαηί;
α) 6Α β) 7Α γ) 10Α
iv) Να γξάςεηε ηελ εμίζσζε ηεο ζηηγκηαίαο ηζρύνο πνπ πξνζθέξεη ε πεγή ζην θύθισκα. Πνηα
είλαη ε κέζε ηζρύο πνπ θαηαλαιώλεη ν αληηζηάηεο;
v) Πνηα είλαη ε ηάζε ζηα άθξα ηεο αληίζηαζεο, θαηά ηε δηάξθεηα κηαο πεξηόδνπ πεξηζηξνθήο
ηνπ πιαηζίνπ, ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο πνπ ε καγλεηηθή ξνή είλαη Φ = π∙10-3
Wb;
vi) Κάπνηα ρξνληθή ζηηγκή κεηά ηελ t = 0, ε ηάζε ζηα άθξα ηνπ πιαηζίνπ γίλεηαη γηα πξώηε
θνξά σ1 = +80√3V. Πνην είλαη ην ειάρηζην ρξνληθό δηάζηεκα, πνπ ζα πεξάζεη ώζηε ε ηάζε
απηή λα γίλεη σ2 = -80√3V;
Απάνηηζη
i) Τε ρξνληθή ζηηγκή t = 0, ε καγλεηηθή ξνή είλαη κέγηζηε ζεηηθή. Άξα νη δπλακηθέο γξακκέο
ηνπ πεδίνπ δηέξρνληαη θάζεηα από ηελ επηθάλεηά ηνπ. Με βάζε ηνλ ηύπν    
   ,
ζα είλαη θ = 0 rad, δειαδή ην εκβαδηθό δηάλπζκα n

ζα είλαη νκόξξνπν κε ην 

.

2. Υλικό Φσσικής – Χημείας Εναλλασσόμενα
Ylikonet.gr
ii) Από ηε γξαθηθή παξάζηαζε
3
max
0,02s, 2 10 Wb
2 2 rad
100
0,02 s
  
 
 


  
  
Άξα 3
max ( t ) 2 10 (100 t )
       

     (S.I.)
Η ελαιιαζζόκελε ΗΕΔ ζα έρεη πιάηνο
3 2 4 3 2
max 100 2 10 100 2 10 10 20 200V
      
 
         
Η ρξνληθή εμίζσζή ηεο ζα είλαη
( t ) 200 (100 t )
      
     (S.I.)
iii) Τν πιάηνο ηνπ ελαιιαζζόκελνπ ξεύκαηνο είλαη
F
200
10
R R R 4 16

 
 
   
 
Η αζθάιεηα αλαγξάθεη ηελ ελεξγό έληαζε ηνπ ξεύκαηνο, δειαδή
10
5 2 7,1
2 2


 
   
Τα 6Α είλαη κηθξή αζθάιεηα θαη ζα «πέθηεη», ηα 10Α είλαη πάλσ από ην όξην θαη ζα ππάξρεη
θίλδπλνο ππεξζέξκαλζεο ηνπ θπθιώκαηνο.
Σωζηή απάνηηζη (β)
iv) H ρξνληθή εμίζσζε ηεο έληαζεο ηνπ ξεύκαηνο γξάθεηαη
i I ( t ) i 10 (100 t )
   
     (S.I.)
Η ζηηγκηαία ηζρύο πνπ πξνζθέξεη ε πεγή ζην θύθισκα έρεη εμίζσζε
2
p i p 200 (100 t ) 10 (100 t ) p 2000 (100 t )
      
          (S.I.)
Λόγσ ηεο αληίζηαζεο ηνπ πιαηζίνπ ην πιάηνο ηεο ηάζεο, πνπ είλαη δηαζέζηκε ζηα άθξα ηνπ,
είλαη
F
V E I R V 200 10 4 V 160V
        
Η ελεξγόο ηάζε επνκέλσο πνπ έρεη ζηα άθξα ηεο ε ζπζθεπή είλαη
V 160
V 80 2V
2 2
   
Η κέζε ηζρύο ζηελ αληίζηαζε ζα είλαη

3. Υλικό Φσσικής – Χημείας Εναλλασσόμενα
Ylikonet.gr
2 2
V (80 2 ) 6400 2
p 800W
R 16 16
 
   
v) Απαιείθνπκε ην ρξόλν από ηηο εμηζώζεηο
2
2
2 2 2
2 2
2 2 2
2 max
max 2
max
2 2
2 2 2 2 3
2 2 2 2 3
max max max
2
V ( t ) ( t )
V
( t ) ( t )
V
( t ) ( t )
10
1 1 V 1 160 1
V V 2 10
1 3
160 1 160
2 4

    
 
   
 
     

     
 
   
 



    

    


   


   

               
   

 
 
 
       
 
 
80 3V

   
vi) Η ελαιιαζζόκελε ηάζε πνπ
εθαξκόδεηαη ζηελ αληίζηαζε έρεη
εμίζσζε
V ( t )
  
  
160 (100 t )
  
  (S.I.)
Απηή ε εμίζσζε είλαη αλάινγε κε
εθείλε ηεο ζέζεο ελόο απινύ
αξκνληθνύ ηαιαλησηή, ρσξίο αξρηθή
θάζε. Άξα λνκηκνπνηνύκαζηε λα
ρξεζηκνπνηήζνπκε ην ζηξεθόκελν
δηάλπζκα, γηα εύξεζε ρξόλνπ
(ζρήκα 1).
Ανδρέας Ριζόπουλος
1
1 1
1 1
2
2 2 2 2
80 3
V 160
3
rad
2 3
80 1
rad
V 160 2 3
3 3 2 5
rad
2 3 3 2 3 6
5 / 6 1
t t t t s
100 120

 

 
 
   
     

 
     
 
   
  
      
     
       
160

σ(V)
θ1
ω
80 3

V
80

θ2
Δθ άμνλαο θάζεσλ
ζρήκα 1
160
