Skip to main content
Global

13.A: Induction sumakuumeme (Majibu)

  • Page ID
    175957
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Angalia Uelewa Wako

    13.1. 1.1 t/s

    13.2. Kwa mwangalizi umeonyesha, sasa inapita mwendo wa saa kama sumaku inakaribia, itapungua hadi sifuri wakati sumaku inazingatia katika ndege ya coil, na kisha inapita kinyume chake kama sumaku inavyoacha coil.

    Kielelezo inaonyesha sumaku kwamba ni kusonga ndani na kwa njia ya kitanzi na pole Kusini inakabiliwa kitanzi. Nafasi (a) inalingana na sumaku inakaribia kitanzi; nafasi (b) inalingana na sumaku moja kwa moja ndani ya kitanzi. Nafasi (c) inalingana na sumaku inayoondoka kwenye kitanzi.

    13.4. \(\displaystyle ε=Bl^2ω/2\), na O katika uwezo mkubwa kuliko S

    13.5. 1.5 V

    13.6. a. ndiyo;

    b Ndiyo; hata hivyo kuna ukosefu wa ulinganifu kati ya uwanja wa umeme na coil, na kufanya uhusiano\(\displaystyle ∮\vec{E}⋅d\vec{l}\) mgumu zaidi ambao hauwezi kuwa rahisi kama inavyoonekana katika mfano.

    13.7. \(\displaystyle 3.4×10^{−3}V/m\)

    13.8. \(\displaystyle P_1,P)2,P_4\)

    13.9. a.\(\displaystyle 3.1×10^{−6}V;\)

    b.\(\displaystyle 2.0×10^{−7}V/m\)

    Maswali ya dhana

    1. Emf inategemea kiwango cha mabadiliko ya shamba la magnetic.

    3. Wote wawili wana sawa ikiwa mashamba ya umeme; hata hivyo, pete ya shaba ina emf ya juu sana ikiwa kwa sababu inafanya umeme bora kuliko pete ya mbao.

    5. a. hapana; b. ndiyo

    7. Kwa muda mrefu kama flux ya magnetic inabadilika kutoka chanya hadi hasi au hasi kwa chanya, kunaweza kuwa na emf ikiwa.

    9. Weka kitanzi ili mistari ya shamba iendeshe perpendicular kwa vector eneo au sambamba na uso.

    11. a. CW kama kutazamwa kutoka mzunguko; b. CCW kama inavyotazamwa kutoka mzunguko

    13. Kama kitanzi kinaingia, emf inayotokana inajenga sasa ya CCW wakati kama kitanzi kinaacha emf inayojenga sasa ya CW. Wakati kitanzi kikamilifu ndani ya uwanja wa magnetic, hakuna mabadiliko ya flux na kwa hiyo hakuna sasa ikiwa.

    15. a. CCW kutazamwa kutoka sumaku;

    b CW kutazamwa kutoka sumaku;

    c. c. kutazamwa kutoka sumaku;

    d. CCW kutazamwa kutoka sumaku;

    e. CW kutazamwa kutoka sumaku;

    f. hakuna sasa

    17. Mashtaka mazuri juu ya mabawa yatakuwa upande wa magharibi, au upande wa kushoto wa majaribio huku mashtaka hasi yangevutwa mashariki au upande wa kulia wa majaribio. Hivyo, vidokezo vya mkono wa kushoto vya mbawa vitakuwa vyema na vidokezo vya mkono wa kulia vitakuwa hasi.

    19. Kazi ni kubwa kuliko nishati ya kinetic kwa sababu inachukua nishati ya kukabiliana na emf ikiwa.

    21. Karatasi ya uendeshaji inalindwa kutoka kwenye mashamba ya magnetic yanayobadilika kwa kuunda emf iliyosababishwa. EMF hii ikiwa inajenga shamba la magnetic linalopinga mabadiliko yoyote katika mashamba ya magnetic kutoka shamba chini. Kwa hiyo, hakuna uwanja wa magnetic wavu katika kanda juu ya karatasi hii. Ikiwa shamba lilikuwa kutokana na shamba la magnetic tuli, hakuna emf ikiwa itaundwa tangu unahitaji kubadilisha magnetic flux ili kushawishi emf. Kwa hiyo, shamba hili la magnetic tuli halitalindwa.

    23. a. zero ikiwa sasa, nguvu ya sifuri; b. wakati wa saa ikiwa sasa, nguvu ni upande wa kushoto; c. zero ikiwa sasa, nguvu ya sifuri; d. kinyume cha mzunguko wa sasa, nguvu ni upande wa kushoto; e. sifuri ikiwa sasa, nguvu ya sifuri.

    Matatizo

    25. a. 3.8 V;

    b. 2.2 V;

    c. 0 V

    27. \(\displaystyle B=1.5t,0≤t<2.0ms,B=3.0mT,2.0ms≤t≤5.0ms,\)

    \(\displaystyle B=−3.0t+18mT,5.0ms<t≤6.0ms,\)

    \(\displaystyle ε=−\frac{dΦm}{dt}=−\frac{d(BA)}{dt}=−A\frac{dB}{dt},\)

    \(\displaystyle ε=−π(0.100m)^2(1.5T/s)\)

    \(\displaystyle =−47mV(0≤t<2.0ms),\)

    \(\displaystyle ε=π(0.100m)^2(0)=0(2.0ms≤t≤5.0ms),\)

    \(\displaystyle ε=−π(0.100m)^2(−3.0T/s)=94mV(5.0ms<t<6.0ms).\)

    Kielelezo kinaonyesha Emf katika mV iliyopangwa kama kazi ya muda katika ms. Emf ni sawa na -47 mV wakati ni sawa na sifuri. Inaongezeka kwa mtindo wa hatua hadi 0 wakati unafikia 2 ms. Emf inabakia sawa hadi 5 ms na kisha kuongezeka kwa mtindo wa hatua kwa 94 mV. Inakaa mara kwa mara mpaka wakati unafikia 6 ms.

    29. Kila jibu ni mara 20 majibu yaliyotolewa hapo awali.

    31. \(\displaystyle \hat{n}=\hat{k},dΦ_m=Cysin(ωt)dxdy,\)

    \(\displaystyle Φ_m=\frac{Cab^2sin(ωt)}{2}\),

    \(\displaystyle ε=−\frac{Cab^2ωcos(ωt)}{2}\).

    33. a\(\displaystyle 7.8×10^{−3}V\);.

    b CCW kutoka kwa mtazamo sawa na shamba la magnetic

    35. a. 150 A kushuka kwa njia ya kupinga;

    b. 232 A juu kwa njia ya kupinga;

    c. 0.093 A kushuka kwa njia ya kupinga

    37. 0.0015 V

    39. \(\displaystyle \varepsilon=-B_{0} l d \omega \cos (\Omega t) \mathrm{ld}+B_{0} \sin (\Omega t) \mathrm{lv}\)

    41. \(\displaystyle ε=Blvcosθ\)

    43. a\(\displaystyle 2×10^{−19}T\);.

    b. 1.25 V/m;

    c. 0.3125 V;

    d. 16 m/s

    45. 0.018 A, CW kama inavyoonekana katika mchoro

    47. 9.375 V/m

    49. Ndani,\(\displaystyle B=μ_0nI,∮\vec{E}⋅d\vec{l}=(πr^2)μ_0n\frac{dI}{dt},\) hivyo,\(\displaystyle E=\frac{μ_0nr}{2}⋅\frac{dI}{dt}\) (ndani). Nje\(\displaystyle E(2πr)=πR^2μ_0n\frac{dI}{dt}\), hivyo,\(\displaystyle E=\frac{μ_0nR^2}{2r⋅\frac{dI}{dt}}\) (nje)

    51. a\(\displaystyle E_{inside}=\frac{r}{2}\frac{dB}{dt}, E_{outside}=\frac{r^2}{2R}\frac{dB}{dt}\);.

    b\(\displaystyle W=4.19×10^{−23}J\);

    c. 0 J;

    d.\(\displaystyle F_{mag}=4×10^{−13}N, F_{elec}=2.7×10^{−22}N\)

    53. \(\displaystyle 7.1μA\)

    55. Tatu zamu na eneo la\(\displaystyle 1 m^2\)

    57. a\(\displaystyle ω=120πrad/s,ε=850sin120πt V\);.

    b\(\displaystyle P=720sin^2120πtW;\);

    c.\(\displaystyle P=360sin^2120πtW\)

    59. B ni sawia na Q;

    b Ikiwa sarafu inarudi kwa urahisi, shamba la magnetic ni perpendicular. Ikiwa sarafu iko kwenye nafasi ya usawa, ni sawa.

    61. a. 1.33 A;

    b. 0.50 A;

    c. 60 W;

    d. 22.5 W;

    e. 2.5W

    Matatizo ya ziada

    63. \(\displaystyle 4.8×10^{6}\)A/s

    65. \(\displaystyle 2.83×10^{−4}A\), mwelekeo kama ifuatavyo kwa kuongeza shamba la magnetic:

    Kielelezo kinaonyesha kitanzi cha mviringo kilichowekwa kati ya miti miwili ya electromagnet ya farasi.

    67. 0.375 V

    69. a. 0.94 V;

    b. 0.70 N;

    c. 3.52 J/s;

    d. 3.52 W

    71. \(\displaystyle (\frac{dB}{dt})\frac{A}{2πr}\)

    73. a.\(\displaystyle R_f+R_a=\frac{120V}{2.0A}=60Ω\), hivyo\(\displaystyle R_f=50Ω\);

    b\(\displaystyle I=\frac{ε_s−ε_i}{R_f+R_a},⇒ε_i=90V\);

    c.\(\displaystyle ε_i=60V\)

    Changamoto Matatizo

    75. N ni idadi kubwa ya zamu kuruhusiwa.

    77. 5.3 V

    79. \(\displaystyle Φ=\frac{μ_0I_0a}{2π}ln(1+\frac{b}{x})\), hivyo\(\displaystyle I=\frac{μ_0I_0abv}{2πRx(x+b)}ε=\frac{μ_0I_0abv}{2πx(x+b)}\)

    81. a\(\displaystyle 1.01×10^{−6}V\);.

    b\(\displaystyle 1.37×10^{−7}V\);

    c. 0 V

    83. a\(\displaystyle v=\frac{mgRsinθ}{B^2l^2cos^2θ}\);.

    b\(\displaystyle mgvsinθ\);

    c\(\displaystyle mcΔT\);

    d. sasa ingekuwa reverse mwelekeo lakini bar bado slide kwa kasi sawa

    85. a.\(\displaystyle B=μ_0nI,Φ_m=BA=μ_0nIA\),

    \(\displaystyle ε=9.9×10^{−4}V\);

    b\(\displaystyle 9.9×10^{−4}V\);

    c.\(\displaystyle ∮\vec{E}⋅d\vec{l}=ε,⇒E=1.6×10^{−3}V/m\)

    d\(\displaystyle 9.9×10^{−4}V\);.

    e. hapana, kwa sababu hakuna ulinganifu wa cylindrical

    87. a\(\displaystyle 1.92×10^6rad/s=1.83×10^7rpm\);.

    b Kasi hii ya angular ni ya juu sana, ya juu kuliko inaweza kupatikana kwa mfumo wowote wa mitambo.

    c. dhana kwamba voltage kubwa kama 12.0 kV inaweza kupatikana ni busara.

    89. \(\displaystyle \frac{2μ_0πa^2I_0nω}{R}\)

    91. \(\displaystyle \frac{mRv_o}{B^2D^2}\)

    Wachangiaji na Majina

    Template:ContribOpenStaxUni